Генератор тока схема: . , . . , , , , . . . .

Содержание

2.06. Транзисторный источник тока

ГЛАВА 2. ТРАНЗИСТОРЫ

НЕКОТОРЫЕ ОСНОВНЫЕ ТРАНЗИСТОРНЫЕ СХЕМЫ



Хотя источники тока не столь известны, они не менее полезны и важны, чем источники напряжения. Источники тока представляют собой прекрасное средство для обеспечения смещения транзисторов, и кроме того, незаменимы в качестве активной нагрузки для усилительных каскадов с большим коэффициентом усиления и в качестве источников питания эмиттеров для дифференциальных усилителей. Источники тока необходимы для работы таких устройств, как интеграторы, генераторы пилообразного напряжения. В схемах усилителей и стабилизаторов они обеспечивают широкий диапазон напряжений. И наконец, источники постоянного тока требуются в некоторых областях, не имеющих прямого отношения к электронике, например в электрохимии, электрофорезе.

Рис. 2.20.

Подключение резистора к источнику напряжения. Схема простейшего источника тока показана на рис. 2.20. При условии что Rн » R (иными словами, Uн » U), ток сохраняет почти постоянное значение и равен приблизительно I = U/R. Если нагрузкой является конденсатор, то, при условии что U

конд » U, он заряжается с почти постоянной скоростью, определяемой начальным участком экспоненты, характерной для данной RC-цепи.

Простейшему резистивному источнику тока присущи существенные недостатки. Для того чтобы получить хорошее приближение к источнику тока, следует использовать большие напряжения, а при этом на резисторе рассеивается большая мощность. Кроме того, током этого источника трудно управлять в широком диапазоне с помощью напряжения, формируемого где-либо в другом узле схемы.

Упражнение 2.6. Допустим, нам нужен источник тока который бы обеспечивал точность 1% в диапазоне изменения напряжения на нагрузке от 0 до +10 В. Какой источник напряжения нужно подключить последовательно к резистору?

Упражнение 2.7. Допустим, что в предыдущем упражнении требуется получить от источника ток 10 мА. Какая мощность будет рассеиваться на резисторе? Какая мощность передается нагрузке?

Рис. 2.21. Транзисторный источник тока: основная идея.

Какая мощность передается нагрузке? Транзисторный источник тока. Очень хороший источник тока можно построить на основе транзистора (рис. 2.21). Работает он следующим образом: напряжение на базе U

б > 0,6 В поддерживает эмиттерный переход в открытом состоянии: Uэ = Uб - 0,6 В. В связи с этим Iэ = Uэ/Rэ = (Uэ - 0,6/Rэ. Так как для больших значений коэффициента h21эIэ ≈ Iк, то Iк ≅ (Uб - 0,6 В)/Rэ независимо от напряжения Uк до тех пор, пока транзистор не перейдет в режим насыщения (Uк > Uэ + 0.2 В).

Смешение в источнике тока. Напряжение на базе можно сформировать несколькими способами. Хороший результат дает использование делителя напряжения, если он обеспечивает достаточно стабильное напряжение. Как и в предыдущих случаях, сопротивление делителя должно быть значительно меньше сопротивления схемы со стороны базы по постоянному току h21эRэ. Можно воспользоваться также зенеровским диодом и использовать для смещения источник питания Uкк, а можно взять несколько диодов, смещенных в прямом направлении и соединенных последовательно, и подключить их между базой и соответствующим источником питания эмиттера. На рис. 2.22 показаны примеры схем смещения. В последнем примере (рис. 2.22,6) транзистор p-n-p - типа питает током заземленную нагрузку (он - источник тока). Остальные примеры (в которых используются транзисторы n-р-n - типа.) правильнее было бы называть «поглотителями» тока, но принято называть все схемы такого типа источниками тока. [Название «поглотитель» и «источник» связано с направлением тока; если ток поступает в какую-либо точку схемы, то это источник, и наоборот]. В первой схеме сопротивление делителя напряжения составляет приблизительно 1,3 кОм и очень мало по сравнению с сопротивлением со стороны базы, составляющим ≅100кОм (для h

21э = 100). Любое изменение коэффициента β, связанное с изменением напряжения на коллекторе, не повлияет существенным образом на выходной ток, так как соответствующее изменение напряжения на базе совсем мало. В двух других схемах резисторы в цепи смещения выбраны так, чтобы протекающий ток составлял несколько миллиампер, - этого достаточно, чтобы диоды были открыты.

Рабочий диапазон. Источник тока передает в нагрузку постоянный ток только до определенного конечного напряжения на нагрузке. В противном случае источник тока был бы способен генерировать бесконечную мощность. Диапазон выходного напряжения, в котором источник тока ведет себя как следует, называется рабочим диапазоном. Для рассмотренных только что транзисторных источников тока рабочий диапазон определяется из того, что транзистор должен находиться в активном режиме работы. Так, в первой схеме напряжение на коллекторе можно понижать до тех пор, пока не будет достигнут режим насыщения, т. е. до +12 В. Вторая схема, с более высоким напряжением на эмиттере, сохраняет свойства источника лишь до значения напряжения на коллекторе, равного приблизительно + 5,2 В.

Во всех случаях напряжение на коллекторе может изменяться от значения напряжения насыщения до значения напряжения питания. Например, последняя схема работает как источник тока в диапазоне напряжения на нагрузке, ограниченном значениями 0 и +8,6 В. Если в нагрузке используются батареи или собственные источники питания, то напряжение на коллекторе может быть больше, чем напряжение источника питания. При использовании такой схемы рекомендуется следить за тем. чтобы не возник пробой транзистора (напряжение Uкэ не должно превышать значение Uкэпроб - напряжение пробоя перехода коллектор-эмиттер) и не рассеивалась излишняя мощность (определяемая величиной произведения I

кUкэ). В разд. 6.07 вы увидите, что для мощных транзисторов область безопасной работы определяется специально.

Упражнение 2.8. В схеме имеются два стабилизированных источника напряжения: +5 и 15 В. Разработайте схему источника тока на основе транзистора n-р-n - типа, которая бы обеспечивала ток +5 мА. В качестве источника напряжения для базы используйте источник +5 В. Чему равен рабочий диапазон в такой схеме?

В источнике тока напряжение на базе не обязательно должно быть фиксированным. Если предусмотреть возможность изменения напряжения Uб, то получим программируемый источник тока. Если выходной ток должен плавно отслеживать изменения входного напряжения, то размах входного сигнала uвх (напоминаем, что строчными буквами мы договорились обозначать изменения) должен быть небольшим, таким, чтобы напряжение на эмиттере никогда не уменьшалось до нуля. В таком источнике тока изменение выходного тока будет пропорционально изменениям входного напряжения.

Недостатки источников тока.

Как сильно отличается транзисторный источник тока от идеального? Иными словами, изменяется ли ток в нагрузке при изменении, скажем напряжения, т.е. имеет ли источник тока эквивалентное сопротивление конечной величины (Rэкв

1. При заданном токе коллектора и напряжение Uбэ, и коэффициент h21э (эффект Эрли) несколько изменяются при изменении напряжения коллектор-эмиттер. Изменение напряжения Uбэ, связанное с изменением напряжения на нагрузке, вызывает изменение выходного тока, так как напряжение на эмиттере (а следовательно, и эмиттерный ток) изменяется, даже если напряжение на базе фиксировано. Изменение значения коэффициента h21э приводит к небольшим изменениям выходного (коллекторного) тока при фиксированном токе эмиттера, так как Iк = Iэ - Iб; кроме того, немного изменяется напряжение на базе в связи с возможным изменением сопротивления источника смешения, обусловленного изменениями коэффициента h21э (а следовательно, и тока базы). Эти изменения незначительны. Например, изменение выходного тока для схемы, представленной на рис. 2.22, a, составляет приблизительно 0,5% для транзистора типа 2N3565. В частности, при изменении напряжения на нагрузке от 0 до 8 В эффект Эрли обусловливает изменение тока на 0,5%, а нагрев транзистора - на 0,2%. Изменение коэффициента вносит дополнительный вклад в изменение выходного тока - 0,05% (для жесткого делителя напряжения). Все эти изменения приводят к тому, что источник тока работает хуже, чем идеальный: выходной ток немного зависит от напряжения и, следовательно, его сопротивление не бесконечно. В дальнейшем вы узнаете, что есть методы, которые позволяют преодолеть этот недостаток.

2. Напряжение Uбэ и коэффициент h21э зависят от температуры. В связи с этим при изменении температуры окружающей среды возникает дрейф выходного тока. Кроме того, температура перехода изменяется при изменении напряжения на нагрузке (в связи с изменением мощности, рассеиваемой транзистором) и приводит к тому, что источник работает не как идеальный. Изменение напряжения и Uбэ в зависимости от температуры окружающей среды можно скомпенсировать с помощью схемы, показанной на рис. 2.23. В этой схеме падение напряжения между базой и эмиттером транзистора Т2 компенсируется падением напряжения на эмиттерном переходе Т

1 который имеет такие же температурные характеристики. Резистор R3 играет роль нагрузки для Т1, необходимой для задания втекающего тока базы транзистора Т2.

Рис. 2.23. Один из методов температурной компенсации источника тока.

Улучшение характеристик источника тока. Вообще говоря, изменение напряжения Uбэ, вызванное как влиянием температуры (относительное изменение составляет приблизительно -2 мВ/°С), так и зависимостью от напряжения Uбэ (эффект Эрли оценивается величиной ΔUбэ ≈ -0,001 ΔUкэ), можно свести к минимуму, если установить напряжение на эмиттере достаточно большим (по крайней мере 1 В), тогда изменение напряжения Uбэ на десятые доли милливольта не приведет к значительному изменению напряжения на эмиттерном резисторе (напомним, что схема поддерживает постоянное напряжение на базе). Например, если Uэ = 0,1В (т. е. к базе приложено напряжение 0,7 В), то изменение напряжения Uбэ на 10 мВ вызывает изменение выходного тока на 10%, если же Uэ = 1,0 В, то такое же изменение Uбэ

вызывает изменение тока на 1%. Однако, не стоит заходить слишком далеко. Напомним, что нижняя граница рабочего диапазона определяется напряжением на эмиттере. Если в источнике тока, работающем от источника питания +10 В, напряжение на эмиттере сделать равным +5 В, то диапазон выхода будет равен немного менее 5 В (напряжение на коллекторе может изменяться от Uэ + 0,2 В до Uкк, т. е. от 5,2 до 10 В).


Рис. 2.24. Каскодный источник тока, обладающий повышенной устойчивостью к изменениям напряжения на нагрузке.

На рис. 2.24 показана схема, которая существенно улучшает характеристики источника тока. Источник тока Т1 работает, как и прежде, но напряжение на коллекторе фиксируется с помощью эмиттера Т2. Ток, текущий в нагрузку, такой же, как и прежде, так как коллекторный (для Т2) и эмиттерный токи приблизительно равны между собой (из-за большого значения h21э). В этой схеме напряжение Uкэ (дая Т1) не зависит от напряжения на нагрузке, а это значит, что устранены изменения напряжения Uбэ, обусловленные эффектом Эрли и температурой. Для транзисторов типа 2N3565 эта схема дает изменение тока на 0,1% при изменении напряжения на нагрузке от 0 до 8 В; для того чтобы схема обеспечивала указанную точность, следует использовать стабильные резисторы с допуском 1%. (Кстати, эту схему используют в высокочастотных усилителях, где она известна под названием «каскод»). В дальнейшем вы познакомитесь со схемами источников тока, в которых используются операционные усилители и обратная связь, и в которых также решена задача устранения влияния изменений U

бэ на выходной ток.

Влияние коэффициента h21э можно ослабить, если выбрать транзистор с большим значением h21э, тогда ток базы будет вносить незначительный вклад в ток эмиттера.

Рис. 2.25. Транзисторный источник тока с использованием напряжения Uбэ в качестве опорного.

На рис 2.25 показан еще один источник тока, в котором выходной ток не зависит от напряжения питания. В этой схеме напряжение Uбэ транзистора Т1, падая на резисторе R1, определяет выходной ток независимо от напряжения Uкк

Uвых = Uбэ/R2U2.

С помощью резистора R1 устанавливается смещение транзистора Т

2 и потенциал коллектора Т1, причем этот потенциал меньше, чем напряжение Uкк, на удвоенную величину падения напряжения на переходе; тем самым уменьшается влияние эффекта Эрли. В этой схеме нет температурной компенсации; напряжение на R2 уменьшается приблизительно на 2,1 мВ/°С и вызывает соответствующее изменение выходного тока 0,3%/°С).


Модель Эберса-Молла для основных транзисторных схем


Регулируемый источник тока схема

Схемы генераторов тока, разновидности токовых зеркал, Онлайн калькулятор
расчёта элементов источников тока.

На сегодняшнем мероприятии, посвящённом открытию "Культурно-досугового центра Лоховского муниципального образования", поговорим о разновидностях источников постоянного и, желательно, стабильного выходного тока.
– Если напряжение можно понять умом, то ток только чувством! – начал свой доклад руководитель кружка по художественному рукоделию Семён Самсонович Елдыкин.
– Целью нашего сегодняшнего радиолюбительского заседания является освоение упорядоченного движения свободных электрически заряженных частиц – как суммы знаний, физических умений и врождённых навыков.
"Как заземлить незаземлённое заземление? Сколько нужно выпить водки в граммах для снижения сопротивление тела на 1 кОм? И как не вступить с электричеством в интимные отношения?" – станет темой нашего научного коллоквиума.

Спасибо Семёну Самсоновичу за вводные слова, а нам пора переместиться поближе к обозначенной в заголовке теме. Напустим энциклопедического глубокомыслия:

«Источник тока – элемент, двухполюсник, сила тока через который не зависит от напряжения на его зажимах (полюсах). Используются также термины генератор тока и идеальный источник тока. » – учит нас Википедия.

Дополним редакцию. Источник тока должен иметь большое внутреннее дифференциальное сопротивление, такое чтобы при изменении сопротивления нагрузки сила тока в нагрузке практически не изменялась. Такую возможность нам предоставляет биполярный транзистор со стороны коллектора, полевик со стороны стока, либо операционник между инвертирующим входом и выходом.

Есть несколько основных характеристик, которые характеризуют источник тока.
Первой и основной из них является величина выходного тока.
Во-вторых, его выходное сопротивление, которое определяет, насколько ток источника меняется в зависимости от сопротивления нагрузки.
Третья спецификация – это минимальное и максимальное напряжения на выходе источника, при котором узел работает должным образом, т.е. выходной транзистор находится в активном режиме.
В-четвёртых, температурная стабильность и способность противостоять колебаниям напряжения источника питания.

Для разминки рассмотрим схемы простейших генераторов (источников) тока на транзисторах и операционных усилителях.


Рис.1

Схема источника тока на биполярном транзисторе – самая плохая. В ней присутствует полный букет недостатков – и температурная нестабильность, и зависимость тока от колебаний напряжения источника питания и наличие пресловутого эффекта Эрли (эффект влияния напряжения между коллектором и базой на ток коллектора).
Здесь входной делитель на резисторах R1, R2 задаёт ток базы транзистора Iб, выходной ток в первом приближении можно считать равным Iн = Iк≈β×Iб.

Схема на полевом транзисторе не столь чувствительна к нестабильности источника питания, однако имеет другой существенный недостаток – практическую невозможность заранее рассчитать выходной ток генератора из-за значительности разброса параметров данных типов полупроводников.
Максимальный ток данного типа источника равен начальному току стока при R1=0 (паспортная характеристика), минимальный ограничен падением напряжения на токозадающем резисторе R1.

Генераторы тока на операционных усилителях (инвертирующий слева, неинвертирующий справа) – вполне себе работоспособные устройства, которые являются близкими аналогами идеальных источников тока, и практически лишены недостатков, присущих транзисторным схемам.
Единственное, но существенное в отдельных случаях "но" состоит в том, что нагрузка является «плавающей», т.е. не подключённой никаким боком к земле.
Ток через нагрузку практически с 100% точностью описывается формулой Iн= Uвх/R1.

Размялись? Пришло время избавляться от недостатков простейших источников тока, обкашлянных нами выше.

Рис.2

Схемы стабилизаторов тока, представленные на Рис.2, будут полезны в устройствах, работающих с конечными потребителями, которые чувствительны не столько к стабильности напряжения, сколько к постоянству протекающего через них тока.
За примерами далеко ходить не надо – источники питания светодиодов, газоразрядных ламп, зарядные устройства для аккумуляторов и т.д. Все они требуют наличия на выходе постоянного, либо изменяющегося по определённому алгоритму тока.
Принцип работы приведённых схем предельно прост. При увеличении тока нагрузки пропорционально увеличивается и падение напряжения на токозадающем резисторе R1. При достижении уровня падения этого напряжения ≈0,6В, начинает открываться транзистор T1, снижая величину Uбэ (или Uзи) второго транзистора T2. Он начинает закрываться, соответственно, уменьшается и количество тока, протекающего через нагрузку.
Для схемы на биполярном транзисторе номинал резистора Rб следует выбирать из соображений Rб .
Для полевика, в силу его высокого входного сопротивления, величина резистора Rз1 может выбрана достаточно высокой (десятки килоом). Единственное, за чем надо зорко послеживать – максимально допустимое значение напряжения затвор-исток транзистора. Если оно меньше Еп, следует добавить дополнительный резистор Rз2 такого номинала, чтобы образованный делитель вогнал напряжение на затворе в допустимые пределы.
Выходной ток рассчитывается по простой формуле Iн≈0,6/ R1 .
В этих схемах нет температурной компенсации, изменение выходного тока составляет величину ≈ 0,3% на один °С.


Рис.3

Про схему токового зеркала, изображённую на Рис.3, смело можно сказать, что это базовая схема источника тока.
Резисторы в эмиттерных цепях транзисторов создают отрицательную обратную связь по току, что с одной стороны, приводит к улучшению термостабилизирующих свойств узла, а с другой, позволяет в широких пределах регулировать соотношения токов транзисторов Т1 и Т2.

Здесь ток Ik1 , задаваемый резистором R1:
Iк1≈(Eп-0,7)/(R1+ Rэ1) ,
а ток, протекающий в нагрузке:
Iн≈ Rэ1×(Eп-0,7)/(R1× Rэ2+ Rэ1× Rэ2) .


Рис.4

Для снижения зависимости выходного тока от колебаний напряжения питания широкое применение нашли источники тока (Рис.4), называемые двойным зеркалом тока.
Механизм работает следующим образом: Предположим, увеличилось напряжение питания. Тогда увеличивается и падение напряжения на резисторе R1. Это приводит к уменьшению потенциала базы транзистора VТ3, транзистор VТ3 призакроется, его ток Iэ3 уменьшится, соответственно уменьшится ток базы Iб2 и Iн тоже уменьшится и вернётся в исходное состояние.

Iк1≈(Eп-1,4)/(R1+ Rэ1) ,
Iн≈ Rэ1×(Eп-0,7)/(R1× Rэ2+ Rэ1× Rэ2) .


Рис.5

Источник тока, представленный на Рис. 5, называется схемой токового зеркала Уилсона и обеспечивает высокую степень постоянства выходного тока за счёт подавления проявлений эффекта Эрли (эффект влияния напряжения между коллектором и базой на ток коллектора).
Транзисторы T1 и T2 в этой схеме включены так же, как в обычном токовом зеркале, но благодаря транзистору T3 потенциал коллектора токозадающего Т2 фиксирован и не влияет на выходной ток.

Все формулы аналогичны предыдущему описанию:
Iк1≈(Eп-1,4)/(R1+ Rэ1) ,
Iн≈ Rэ1×(Eп-0,7)/(R1× Rэ2+ Rэ1× Rэ2) .


Рис.6

Каскодный генератор тока, изображённый на Рис. 6, обладает достоинствами, связанными с очень высоким внутренним сопротивлением и значительным ослаблением эффекта Эрли. Динамическое внутреннее сопротивление такого отражателя тока превышает величину в несколько МОм.

Легко заметить, что для всех типов приведённых токовых зеркал формула для расчёта выходного тока – одна и та же. Формула приблизительная, не учитывающая влияние на расчётные показатели незначительных величин базовых токов транзисторов, однако дающая возможность с погрешностью, не превышающей 5-7%, рассчитать величины токозадающих элементов.
При необходимости сгенерить ток обратного направления, следует перевернуть схему вверх ногами и заменить n-p-n транзисторы на полупроводники обратной проводимости.

И по традиции приведу таблицу, позволяющую не сильно утруждаться, при желании воплотить описанные узлы в реальную жизнь.

РАСЧЁТ ТОКОЗАДАЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ ИСТОЧНИКОВ ТОКА НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ.

Выбор схемы источника тока &nbsp Сопротивление резистора R1 (кОм) Сопротивление резистора Rэ1 (кОм) Сопротивление резистора Rэ2 (кОм) Напряжение питания (В) Выходной ток Iн Задающий ток Ik1

Источники тока на полевых транзисторах, в связи со значительностью разброса параметров данного типа полупроводников, практическое применение получили в основном при производстве аналоговых интегральных микросхем. При этом при использовании МОП-структур полевых транзисторов, схемотехника токовых зеркал практически не отличается от приведённых выше источников тока на биполярных собратьях.

Рис.6

Проектировать источники тока на дискретных полевых транзисторах – занятие, на мой взгляд, довольно нецелесообразное.
Другое дело – специально разработанные полупроводники, называемые токостабилизирующими диодами (CRD), в основе которых лежит полевой транзистор с каналом n-типа.

Рис.7

Полевые диоды имеют только два вывода и оптимизированы с точки зрения вольт-амперных характеристик. При их изготовлении можно достичь нулевого температурного коэффициента, объединяя CRD с резистором, имеющим тот же самый, но противоположного знака температурный коэффициент.
Токостабилизирующие диоды не очень известны в широких массах радиолюбительского сообщества, но тем временем активно выпускаются буржуйскими промышленниками, имеют приличную номенклатуру токов и достаточно широкий диапазон рабочих напряжений.

А на следующей странице продолжим тему – посвятим её источникам тока на операционных усилителях, а также преобразователям напряжение-ток на ОУ и транзисторах.

Для всех, кто ищет действительно качественную и серьёзную схему лабораторного БП, могу предложить недавно собранную мной схемку на полевых транзисторах и операционнике LM358 из журнала РАДИО №7, 2008г. Выдаёт максимально 30V, 5A – работает нормально. Далее описание от автора конструкции: лабораторный БП имеет интервал регулировки выходного напряжения 2.5-30 В при токе до 5 А. Он снабжен узлом защиты от перегрузки по току, который может работать в двух режимах: ограничителя тока и отключения выходного напряжения. Ток срабатывания можно установить в пределах 0.15. 5 А. В состав БП входят также узлы управления вентилятором и защиты от перегрева.

Схема принципиальная ЛБП

Выпрямитель собран на диодном мосте VDI и сглаживающем конденсаторе С1, на микросхеме DA1 собран вспомогательный стабилизатор напряжения 12 В, от которого питаются некоторые узлы. В качестве регулирующего транзистора VT5 применен мощный полевой переключательный п-канальный транзистор, включенный в минусовую линию выходного напряжения, благодаря чему обеспечивается минимальная разность входного и выходного напряжения. Этот транзистор общий для узлов стабилизации напряжения и тока, его сток через переключатель SA3 может быть подключен к минусовой клемме розетки XS1. которая является выходом стабилизированного напряжения, или через диод VD5 к плюсовой клемме розетки XS2. которая является входом узла стабилизации тока (входом эквивалента нагрузки). Выключателем SA4 можно подключить стабилизатор напряжения (тока) к выходу (входу) ИП, при этом будет светить светодиод HL5.

Узел стабилизации выходного напряжения содержит микросхему параллельного стабилизатора САЗ, согласующий каскад на транзисторе VT3 и управляющий транзистор VT4. Переменный резистор R18 совместно с резистором R19 образует делитель напряжения, поступающего на управляющий вход стабилизатора DA3. В состав этой микросхемы входит источник эталонно! о напряжения 2,5 В, что и определяет минимальное выходное напряжение ИП. После включения питания выключателем SAI "Сеть" выпрямленное напряжение (32. 35 В) с выпрямителя поступает на регулирующий транзистор VT5. Одновременно с выхода стабилизатора DAI напряжение питания поступит на ОУ DA2.2. и на его выходе установится напряжение около 11 В, которое через резистор R8 поступит на затвор транзистора VT5, открывая его, в результате выходное напряжение увеличивается. Станет увеличиваться и напряжение на управляющем входе стабилизатора DA3. и когда оно превысит 2.5 В, ток через стабилизатор DA3 возрастет, транзисторы VT3, VT4 откроются, а транзистор VT5 станет закрываться, уменьшая выходное напряжение. Его установку осуществляют переменным резистором R18, микроамперметр РА1 совместно с резисторами R15 и R16 используется как вольтметр.

Узел защиты от перегрузки по току состоит из резистивного датчика тока R4, ОУ DA2.2 и тиристорной оптопары U1. Переменным резистором R3. входящим в состав делителя R2R3. устанавливают ток срабатывания защиты, а режим ее работы устанавливают выключателем SA2 "Защита по току". В показанном на схеме положении этого выключателя происходит ограничение (стабилизация) выходного тока, при замкнутых контактах выходное напряжение отключается. Выходной ток протекает через резистор R4 и создает на нем падение напряжения; пока оно меньше напряжения на резисторе R3, на выходе ОУ DA2.2 будет напряжение, которое через резистор R8 поступает на коллектор транзистора VT4 и затвор транзистора VT5. поэтому стабилизатор выходною напряжения работает в нормальном режиме.

При увеличении выходного тока увеличится напряжение на резисторе R4, и когда оно превысит напряжение на резисторе R3. на выходе ОУ DA2.2 оно уменьшится, транзистор VT5 закроется и ИП перейдет в режим ограничения выходного тока, при этом выходное напряжение станет меньше установленного и не регулируется. Светодиод HL3 будет включен, сигнализируя, что происходит ограничение тока в нагрузке. При уменьшении выходного тока ИП автоматически перейдет в режим стабилизации напряжения.

При замкнутых контактах выключателя SA2 при превышении выходным током заранее установленного значения начнет протекать ток через излучающий диод оптопары U1 и фототринистор откроется. Напряжение на затворе транзистора VT5 станет меньше напряжения открывания, и выходное напряжение источника питания уменьшится практически до нуля. Светодиод HL4 загорится, сигнализируя о том. что произошло отключение выходного напряжения по причине превышения тока в нагрузке. Вывести устройство из этого состояния можно отключением его от сети и последующим включением, а также разомкнув контакты выключателя SA2.

В положении переключателя SA3 "Экв. нагр." устройство может работать как эквивалент нагрузки (I). При этом отключается узел стабилизации напряжения и ОУ DA2.2 совместно с транзистором VT5 образуют стабилизатор тока. К гнезду XS2 подключают проверяемый блок питания или аккумулятор, а ток устанавливают резистором R3. Диод VD5 служит для защиты от неправильного подключения внешних источников напряжения.

Поскольку у ИП большой интервал регулирования выходною напряжения при токе до 5 А, при определенных условиях, например, при малом выходном напряжении и большом токе, на регулирующем транзисторе VT5 рассеивается значительная мощность (100 Вт и более). Это требует как его защиты от перeгрева, так и эффективного охлаждения теплоотвода за счет принудительного обдува вентилятором. Узел защиты от nepef рева собран на терморезисторе RK1 и ОУ DA2.1. который работает как компаратор. Датчик температуры на терморезисторе RKI с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления установлен на теплоотводе в непосредственной близости от транзистора VT5.

Когда температура теплоотвода меньше аварийной, напряжение на входе (вывод 3) ОУ DA2.1 больше, чем на инвертирующем (вывод 2). и на ею выходе (вывод1) напряжение — около 11 В. Диод VD4 закрыт, светодиод HL2 не включен, и узел защиты от перегрева не влияет на работу стабилизатора напряжения. По мере разогрева теплоотвода, приблизительно до 80С сопротивление терморезистора RK1 уменьшается и напряжение на неинвертирующем входе ОУ DA2.1 станет меньше, чем на инвертирующем — на его выходе будет напряжение, близкое к нулю. Транзистор VT5 закроется, а напряжение на выходе источника питания станет также близко к нулю. Светодиод HL2 включится, указывая на перегрев транзистора VT5. Поскольку нагрев (охлаждение) теплоотвода процесс инерционный, включение ИП произойдет через некоторое время после остывания теплоотвода, этим обеспечивается гистерезис в работе узла защиты от nepeгрева.

Для эффективного охлаждения теплоотвода в устройстве применен вентилятор. В узел управления вентилятором входит регулируемый источник напряжения с ограничением его максимального значения (13. 14 В), собранный на составном транзисторе VT1. стабилитроне VD2 и резисторе R5, а также управляющий полевой транзистор VT2. Ограничение напряжения необходимо, поскольку номинальное напряжение питания вентилятора — 12 В. Входное сопротивление транзистора VT2, подключенного к терморезистору RK1 велико и поэтому не влияет на работу узла защиты. Когда теплоотвод холодный, сопротивление терморезистора RK1 велико и напряжения на нем достаточно для открывания транзистора VT2. В результате транзистор V11 закрыт и напряжение питания на вентилятор не поступает. При нагреве теплоотвода до 40С сопротивление терморезистора RK1 уменьшается, транзистор VT2 закрывается, a VT1 открывается и напряжение поступает на вентилятор — он начинает вращаться. Чем выше температура теплоотвода, тем быстрее вращается вентилятор. При остывании теплоотвода происходит обратный процесс.

Настройка блока питания

Налаживание ИП начинают с калибровки вольтметра подстроечным резистором R16 по образцовому цифровому вольтметру. Если применен терморезистор с другим номиналом (не менее 4,7 кОм). подбором резистора R7 устанавливают температуру включения вентилятора, а подбором резистора R9 — температуру включения защиты от перегрева. В положениях "Ист. пит." переключателя SA3 и "Ограничение" выключателя SA2 подключают к выходу ИП последовательно соединенные образцовый амперметр и резистор сопротивлением 2 Ом мощностью рассеивания 50 Вт и градуируют шкалу переменного резистора R3.

С помощью ИП можно заряжать различные типы аккумуляторных батарей. Для этого батарею с соблюдением полярности подключают к выходу ИП, переключатель SA2 при этом должен быть в положении "Ограничение", a SA4 — в положении "Выкл". Устанавливают выходное напряжение блока питания соответствующее напряжению полностью заряженной батареи, а резистором R3 устанавливают ток зарядки. Выключателем SA4 включают процесс зарядки, при этом включится индикатор "Ограничение", а напряжение на выходе, то есть на батарее, уменьшится в зависимости от ее состояния. В процессе зарядки напряжение на ней возрастает, что контролируют вольтметром ИП, и когда оно достигнет заранее установленного значения, индикатор "Ограничение" выключится и ИП перейдет в режим стабилизации напряжения. В таком состоянии ток зарядки плавно уменьшается и перезарядка батареи исключена.

Для проверки блоков питания и разрядки аккумуляторных батарей их подключают к гнезду XS2 в положении переключателя SA3 "Экв. нагр.". резистором R3 устанавливают ток разрядки, а напряжение контролируют внешним вольтметром. Не следует допускать глубокой разрядки батареи. Возможно, что при зарядке или разрядке батареи станет срабатывать защита от перегрева, тогда эти процессы будут временно прерываться, но после охлаждения теплоотвода возобновятся.

Выше смотрите фото готового устройства и если есть желание посмотреть более подробно – скачайте этот архив. Автор схемы А. КУЗНЕЦОВ, г. Кадников Вологодской обл., сборка – sterc.

Обсудить статью РЕГУЛИРУЕМЫЙ ИСТОЧНИК НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА

Жучки GSM из мобильников – модернизация и несколько советов о переделках.

УСИЛИТЕЛЬ ДЛЯ FM МОДУЛЯТОРА

Принципиальная схема усилителя мощности ВЧ сигнала для ФМ модуляторов.

СВЕТОДИОД 5 ВТ

Эксперименты с мощным светодиодом на 5 ватт, заказанным в одной китайской фирме.

КАК СДЕЛАТЬ СВЕТОДИОДНУЮ ЛАМПУ

Три примера изготовления самодельных ламп с применением светодиодов, на различную мощность. Для ночника, настольного светильника и в прихожую.

Предлагаю схему регулируемого источника тока и напряжения на базе ИМС LM317.

Особенность данного варианта схемы заключается в повышенной точности регулировки стабилизации по току (практически от 1mA до 1А).

При необходимости пределы регулировок можно изменить.

Дальше будет приведена электрическая принципиальная схема устройства, рекомендации по настройке и пояснения. В качестве первоисточников использовались данные на радиоэлементы согласно спецификации производителей и базовые схемотехнические решения.
Существует и ряд решений получения аналогичных параметров от других авторов, но их схемы не отвечают в полной мере требованиям, предъявляемым мной к данному устройству:

  • Малый коэффициент пульсаций
  • Широкий диапазон регулировки напряжения и тока с малой (задаваемой) дискретностью
  • Использование легкодоступных и недорогих компонентов, имеющих много аналогов
  • Работа на импульсную нагрузку
  • Возможность работы как с цифровыми так и стрелочными (электромеханическими) приборами измерения напряжения и тока
  • Минимализация количества радиоэлементов электронной схемы
  • Автоматический переход в режим стабилизации тока при аварийном снижении сопротивления нагрузки и обратно в режим стабилизации напряжения при нормализации
  • Возможность использования только одной обмотки понижающего трансформатора для одного источника
  • Гальваническая развязка между несколькими источниками (в случае применения нескольких стабилизаторов в одном устройстве без необходимости объединения питания отдельных модулей) .
  • Высокий коэффициент стабилизации как напряжения так и тока
  • Легкая повторяемость
  • Недопустимость импульсов напряжения на нагрузке выше установленных, при регулировке и коммутации напряжения и тока из-за переходных процессов в радиоэлементах регулировки и коммутации
  • Исключение сбоев стабилизации тока и напряжения из-за импульсного характера нагрузки
  • Снижение тепловых потерь в регулирующем элементе свойственных схемам с непрерывной стабилизацией (коммутированием диапазона регулировки по напряжению с целью снижения падения напряжения на регулирующем элементе)
  • Зависимость линейности регулировок напряжения и тока только от характеристики регулирующего элемента (переменных резисторов регулировки (группы А или Б))

С целью заполнения этого пробела, мной было разработано и изготовлено данное устройство.

Сокращения:
БП – блок питания
ОУ – операционный усилитель
ИМС – интегральная микросхема

Т1 – трансформатор
S1 – переключатель диапазона регулировки напряжения (0..7V и 6. 12V граничные значения подстраиваются R4, R14. R15)"
S2 – кнопка с самовозвратом* (контроль ограничения по току)
D1-D4 – диодный мост (тип диодов или сборки определяется желаемым выходным током устройства)**
С6-С7 – 0.1 мкф на напряжение выше чем между выводами 1 и 3 трансформатора T1 без нагрузки
DA1 – LM317 или аналогичная ИМС регулируемого стабилизатора напряжения
С1 – 4700 . 10000мкф на 35V (возможно использование нескольких конденсаторов в параллельном включении 🙂
С2, С4, С11, С12, С14, С16, С17 – 0,1мкф
D5-D7 – любые выпрямительные диоды средней мощности (например 1N4007)
С5 -1,0 мкф (на любое напряжение)
СЗ, С9 – 100мкф на 16V и 35V соответственно
R1 – 0.05. 0.08R (медная проволока в эмалевой иззоляции 0.6mm длинной около 60 сантиметров, сопротивление подбирается исходя из падения напряжения выше напряжения смещения DA3 при токе 1-2 mА (для DA3- К140УД17 это около 80. 100 микровольт)
R2 – 470R, R3 – 10кОм (переменное)
С8 – 1000 мкф на 35V, С10 – 10мкф на 10V
R5 – 1кОм (нагрузочный, необходим для получения тока нагрузки стабилизатора в 6mA. согласно спецификации DA2)
R6 -100R. R7- 26kOm". R8 – 68kOm*. R9-51kOm, R10-2kOm. R11 – 1МОм. R12 – 12кОм". R13 – 10кОм (переменное)
С12, С15 – 68. 100 пикофарад. С13 – 1мкф на 50 и более вольт
R16 – 1 . 5R 5W (используется для удобства выбора установки граничного значения тока при нажатии на кнопку S2)
D8 – АЛ107 (или любой другой светодиод но желательно с малым падением напряжения в открытом состоянии
(около 1.6V при токе 2mA))
DA2 – LM7906 (или аналогичная ИМС стабилизатора напряжения на минус 6 вольт)
DA3 – К140УД17 (любой маломощный прецезионный усилитель с напряжением смещения меньше милливольта и питанием 30 и более вольт)
DA4 – К140УД7 (любой усилитель средней мощности (с током нагрузки до 2mA при выбранном диапазоне напряжений)
Цифровые вольтметры использованы для получения большей точности установки напряжения и тока.
но их применение необязательно, и могут быть заменены стрелочными индикаторами с ухудшением
точности измерения в последнем случае.
*должны быть рассчитаны на коммутацию максимального тока
**желательно использовать диоды или диодный мост с 50. 100% запасом по граничному значению тока

Типичные осциллограммы пульсаций на нагрузке при максимальном токе:
Нагрузка резистивная 10 mV / 5mS на деление:

Нагрузка импульсная (электродвигатель) 20mV / 5mS на деление:

Для удобства восприятия схема разделена на функциональные блоки.
Краткое описание назначения блоков:

  • Выпрямитель – преобразование переменного напряжения снимаемого с двухсекционной обмотки трансформатора Т1 в постоянное не стабилизированное напряжение
  • Стабилизатор, регулятор напряжения – стабилизация и регулировка выходного напряжения со встроенным датчиком тока на сопротивлении R1
  • Источник -6V – стабилизированный источник отрицательного напряжения 6 вольт для питания ОУ DA3 , DA4 и обеспечения необходимого смещения для регулировки выходного напряжения от 0 V
  • Усилитель напряжения – инвертирующий усилитель напряжения выделяемого на измерительном сопротивлении R1 при наличии тока нагрузки, которое пропорционально значению этого тока, для измерения электронным вольтметром и для работы регулятора тока
  • Регулятор тока – сравнение напряжений снимаемых с усилителя напряжения и резистора R13 – регулятора ограничения выходного тока устройства для управления ОУ DA1 в режиме стабилизации тока
  • Цифровые вольтметры – отдельные устройства и их параметры на работу схемы влияния не оказывают, предъявляемые к ним требования зависят от желаемой точности контроля выходного тока и напряжения

Описание работы устройства и назначения элементов:

С вторичной обмотки понижающего трансформатора Т1 через первую группу контактов переключателя S1 переменное напряжение выбранной величины (9 и 16 вольт соответственно без нагрузки) подается на диодный мост D1 – D4 где преобразуется в не стабилизированное постоянное напряжение. Конденсаторы С6 и С7 снижают уровень импульсных помех проникающих из электросети.
Далее это напряжение сглаживается конденсатором С1 и фильтруется С2 после чего подается на вход основного регулирующего элемента – DA1 .
Для управления выходным напряжением DA1 используется источник отрицательного напряжения -6 V а так-же сопротивления R2 – R4 , R14 , R15 и вторая группа контактов переключателя S1 для коммутации выбранного диапазона напряжений.
Назначение этих сопротивлений такое:
R2 – обратная связь по напряжению ОУ DA1 , его значение выбирается из отношения к сумме сопротивлений R3,R4,R14,R5 и определяет значение выходного напряжения.
Его значение выбрано вдвое больше обычного (240 Ом) с целью снижения выходного тока ОУ DA4 (в режиме стабилизации тока через светодиод индикации включения режима ограничения тока D8 ток составляет около 2 mA при минимальном выходном токе источника питания).
R15 – отвечает за нулевое значение выходного напряжения БП при выбранном диапазоне регулировки выходного напряжения от 0 до 6 . 7 вольт и выкрученном в минимум (в 0 Ом) сопротивлении R3 регулировки выходного напряжения.
R4 – определяет максимальное выходное напряжение обоих диапазонов.
R14 – устанавливает минимальное напряжение для диапазона 6 . 12 V.
Изменение этих сопротивление вызывает некоторое взаимное влияние на выходные значения напряжений и для полной калибровки процедуру подбора этих сопротивлений следует повторить несколько раз, используя подстроечные резисторы на момент калибровки.
Накопительный конденсатор С3 и фильтрующий С4 используются для снижения уровня выходных пульсаций БП.
Если заменить R1 и С5 перемычкой и исключить блоки усилителя напряжения и регулятора тока получится обычный стабилизатор напряжения без регулировки и контроля выходного тока, для его регулировки и ограничения и введены данные элементы. *
Сопротивление R1 является токоизмерительным, выделяемое на нем напряжение пропорционально выходному току устройства. Конденсатор С5 служит для шунтирования переменной составляющей выделяемой на сопротивлении R1 в процессе регулирования напряжения при большом токе нагрузки и ее импульсном характере, поскольку источник опорного напряжения привязан к входу этого резистора а не выходу, как предлагается делать в ряде решений других авторов. Такое включение выбрано из соображений получения минимума пульсаций выделяемых на R1 при работе стабилизатора DA1 .
В противном случае напряжения пульсаций на входе ОУ DA3 составит около 10 милливольт, что после усиления с выбранным коэффициентом усиления около 200 – 250 раз (подбирается R7 в зависимости от реального значения сопротивления R1 с целью получить 10 вольт напряжения на выходе DA3 при выходном токе БП в 1 A с последующим выводом на цифровой вольтметр) на выходе DA3 мы получим 2 . 2,5 вольта пульсаций, что сказывается на точности измерений и позволяет осуществлять только грубую регулировку стабилизации тока. Даже шунтирование обратной связи через R7 конденсатором C13 и тем самым снижение коэффициента усиления DA3 по переменной составляющей до 1 раза оставляет эти пульсации на выходе DA3 и делает невозможным поддерживать точность измерения и регулировки выходного тока лучше чем с точностью определяемой уровнем этих пульсаций. **
Итак соотношение сопротивлений R6 и R7 определяет коэффициент усиления инвертирующего ОУ DA2 по постоянному напряжению. Поскольку неизбежен разброс параметров сопротивления R1 , то следует подобрать значение R7 согласно вышеуказанным соображениям. При этом чем ниже будет сопротивление R1 , тем меньшее влияние оно будет оказывать на стабильность выходного напряжения, на стабильность выходного напряжения в режиме стабилизации тока оно влияет еще в меньшей степени. Минимальное значение этого сопротивления определяется исходя из того, с какой точностью необходимо поддерживать и измерять минимальный выходной ток и в этом плане зависит от возможностей применяемого ОУ DA3 , а именно параметром минимального напряжения смещения нуля . Для выбранной ИМС оно составляет 75 микровольт.
Далее усиленное напряжение подается на цифровой вольтметр и на делитель R8 , R9 опорой которого служит источник – 6 V. Сопротивление R8 подбирается из цели получить нулевое напряжение на фильтрующем конденсаторе C16 при необходимом ограничении максимального тока (в данном схеме это +10 вольт на выходе DA3).***
На DA4 собран регулятор тока, напряжение снимаемое с делителя R8 , R9 сравнивается с опорным регулируемым посредством R13 напряжением и усиленная разность этих напряжений через светодиод D8 прикладывается к входу управления ОУ DA1 таким образом, что при увеличении выходного тока БП выше выбранного значения, напряжение на управляющем входе DA1 начинает снижаться, при этом начинает светиться светодиод D8 , сигнализируя о переходе БП в режим стабилизации тока. Яркость его свечения обратнопропорциональна выходному току БП.
R10 и R11 определяют коэффициент усиления ОУ DA4 , при этом R11 подключен не к выходу DA4 а к управляющему входу DA1 что бы уменьшить влияние падения напряжения на D8 на работу устройства, коэффициент усиления по переменной составляющей близок к единице благодаря наличию конденсатора C14 . Светодиод D8 целесообразно подобрать с минимальным падением напряжения в открытом состоянии, в противном случае может потребоваться изменение напряжения источника – 6V до – 7 и более вольт или заменить его обычным выпрямительным диодом отказавшись от индикации режима стабилизации тока.
R12 служит для установки минимального тока нагрузки.
С12 и С15 устраняют самовозбуждение ОУ.
Источник – 6V работает следующим образом.
Переменное напряжение с контакта 3 (противоположного от не коммутируемого 1 ) выпрямляется цепочкой С8 , D6 , D7 включенной по схеме умножителя напряжения и заряжает конденсатор C9 , на котором образуется около -32 вольт не стабилизированного напряжения.
Далее это не стабилизированное напряжение подается на вход ИМС стабилизатора отрицательного фиксированного напряжения -6V DA2 LM7906 , на выходе которого формируется стабилизированное напряжение – 6V . Для правильной работы DA2 требуется наличие нагрузки с током не менее 5mA согласно спецификации производителя, для этой цели установлен R5 , кроме того необходимо наличие конденсаторов C11 , C12 согласно все тех же рекомендаций производителя во избежание входа ИМС в режим самовозбуждения. Важно разместить эти конденсаторы как можно ближе к выводам DA2 , иначе их применение окажется неэффективным.

Разумеется необходимо установить DA1 и диодный мост на теплоотвод, выделяемая на них тепловая мощность зависит от выбранного напряжения нагрузке и в худшем случае составляет около 8. 10 ватт для данной схемы.
Как лучше всего соединять блоки и отдельные элементы показано на схеме, при несоблюдении этих рекомендаций возможно повышение уровня пульсаций.
Усилитель напряжения целесообразно экранировать в случае применения пластикового корпуса устройства, корпуса переменных резисторов нужно заземлить на вход R1 (общую точку всех токов устройства).

Примечания:
* Ток в этом случае будет определяться значением сопротивления нагрузки и максимально возможным значением тока для ОУ DA1 , что составляет около 2 ампер при падении напряжения на DA1 не более 15 вольт согласно рекомендациям производителя.
Таким образом данная схема потенциально способна выдерживать и регулировать токи до 2 ампер, но значение в 1 ампер выбрано мной их соображений тепловыделения на регулирующем элементе, точностью поддержания выходного тока с разницей в 1 – 2 mA и отсутствия необходимости в токах более 1 А.
По моему убеждению на бОльшие токи целесообразней применять импульсные стабилизаторы напряжения, а данное устройство призвано заменить гальванические элементы питания переносимых устройств на время их наладки.
** В случае применения цифрового вольтметра о наличии значительного уровня этих пульсаций будет говорить хаотичное ‘скакание’ цифр в последних разрядах. Поэтому применение цифровых вольтметров целесообразно и для контроля за уровнем пульсаций как самого БП так вызванных работой питаемых устройств.
*** Применение этого делителя вызвано целью упростить схему, но имеет побочный эффект в виде снижения выходного напряжения при выкрученном регуляторе тока на минимальное его значение даже в отсутствие нагрузки. Но это не влияет на возможность регулировки тока начиная с единиц миллиампер и на точность поддержания этих значений. В противном случае необходимо заменить этот делитель еще одним инвертирующим усилителем, что представляется нецелесообразным. А для тех, кому не требуется повышенная точность поддержания выходного тока на нагрузке БП, вообще можно исключить блок усилителя напряжения оставив только регулятор тока на DA4 подключив его вход к R1 и увеличив сопротивление последнего, но данная статья направлена на противоположные цели.

Генератор стабильного тока для зарядки аккумуляторов, блок питания

Рассматриваемый генератор стабильного тока (ГСТ) хорошо подходит для зарядки аккумуляторов (до 12 В). Величину зарядного тока можно устанавливать в пределах 0...10 А.

Однако изготавливался данный ГСТ не столько для зарядки аккумуляторов, сколько для иных целей. Мощный ГСТ позволяет быстро оценить практически любые контактные соединения по величине переходного сопротивления (контакты реле, выключателей и пр.).

Вступление

Используя милливольтметр постоянного тока, например мультиметр серии 830 или 890, можно легко измерить сопротивление вплоть до 0,001 Ом. Имея мощный ГСТ и милливольтметр, мы фактически приобрели миллиомметр, а это раскрывает широкие возможности в деятельности радиолюбителя.

Занимаясь ремонтом радиоэлектронных средств (РЭС), мы вынуждены проверять исправность многих комплектующих. Конструирование РЭС требует проверки уже всех радиокомпонентов без исключения (как б/у, так и новых).

В радиолюбительских условиях процесс проверки комплектующих носит, как правило, весьма поверхностный характер. Да и многое ли можно узнать о параметрах мощного диода или транзистора при использовании цифрового мультиметра? "Прозванивая" током в несколько миллиампер мощный диод на 10...30 А, можно лишь выявить его негодность.

Получше будут результаты в случае применения стрелочного измерителя, например, М41070/1. Последний обеспечивает величину тока в измеряемой цепи более 50 мА (поддиапазон 300 Ом). А на пределе 300 кОм легко обнаруживаются дефекты диодов и транзисторов (утечки токов).

Но не все дефекты можно выявить при проверке полупроводниковых приборов низковольтными измерителями сопротивлений. Поэтому и были изготовлены измерители [1, 2].

Измеритель [1] позволяет оперативно оценить величину Uкэ.макс транзисторов, а портативный вариант такого измерителя [2] предназначен для работы от аккумулятора (не привязан к сети 220 В, что ценно в условиях радиорынка).

Этими же измерителями оценивались и величины обратных напряжений проверяемых диодов. Удобно и быстро проходил поиск дефектных конденсаторов. Кроме того, измеритель [2] имеет диапазон напряжения от 0 до 3000 В. Последнее обстоятельство позволяет испытывать изоляцию, например, между обмотками сетевого трансформатора.

В моей практике были случаи, когда удавалось найти даже место дефекта изоляции между I и II обмотками сетевого трансформатора блока питания. Никакие омметры, имевшиеся под рукой (0...200 МОм), не фиксировали нарушения изоляции, а трансформатор уже начал "биться током".

В темноте (при напряжении более 2,5 кВ) очень хорошо было видно место дефекта, так как искра проскакивала в конкретном месте и создавала характерное потрескивание. Таким образом, удалось избежать перемотки обмоток, устранив пробой изоляции и залив его клеем. Самое важное, что радиолюбители, повторившие измерители [1, 2], остались довольны возможностями этих приборов.

Когда требуется выбрать из числа имеющихся мощных диодов наилучшие, пригодится этот ГСТ. Диоды с наименьшим прямым напряжением (Uпр) нагреваются меньше и дольше служат. Очень важно такие экземпляры использовать в низковольтных выпрямителях, где величина Uпр определяет КПД схемы.

Приходилось наблюдать, как интенсивно начинают нагреваться диоды, когда величина тока через них превышает 7...10 А, маленькими полосками-радиаторами уже не обойтись, ибо диоды типов Д242-Д247, КД203, Д214 и пр. нагреваются настолько сильно, что могут выйти из строя. Величина тока через эти диоды не должна превышать 7 А (коэффициент нагрузки по току равен 0,7).

Однако практика использования таких диодов показала, что они могут долго и безотказно работать и при токах 10 А и более. Если ток превышает 7 А, то особенно актуален отбор экземпляров с наименьшим значением Uпр. Стоит заменить обычные кремниевые диоды Д242 диодами с барьером Шотки, например, КД2998В, как осознаешь преимущество последних (малое значение Uпр позволяет использовать малогабаритные радиаторы и при токе 10 А).

К сожалению, на диоды цены высокие, а на диодные мосты - чрезмерно высокие (в ремонте может и окупятся, а конструирование по ценам перекупщиков разоряет радиолюбителя). Составить мост из нескольких диодов дешевле, хотя и вызывает неудобства с несколькими теплоотводами. Параметры зарубежных диодов и мостов явно завышены, о чем свидетельствуют замены их в схемах.

Для отбора диодов с минимальным значением Uпр, испытуемый диод подключают к выходу ГСТ (как показано пунктиром на рис.1). Так выбирались диоды типов КД202, КД203, Д242-Д246, Д214, Д215, Д231, КД2997, КД2998, КД2999 и др. Кстати, Uпр диодов часто отличается от справочных данных (как типовое значение, так и регламентируемое для температуры Т>25°С и конкретной величины прямого тока.

Среди большого числа (или упаковки) однотипных диодов почти всегда встречались экземпляры, у которых Uпр было в 1,5-2 раза больше, чем у остальных. Вот такие экземпляры и перегреваются, например, в мостовом выпрямителе (их нагрев значительно превышает нагрев остальных диодов). Uпр измеряли при токе не меньшем, чем рабочий ток данного диода в конкретной конструкции.

Об измерении малых величин сопротивлений (режим миллиомметра)

Потребуется милливольтметр с пределом 200 или 2000 мВ. Резистором R9 (рис.1) устанавливают ток через измеряемое сопротивление (Rн) 1 А. Теперь на каждый милливольт падения напряжения на сопротивлении Rн соответствует миллиому этого сопротивления. Когда требуется более высокая точность измерения Rн, переходят на поддиапазон 10 А (нажат переключатель SA2) и устанавливают ток через Rн 10 А. Теперь каждому миллиому сопротивления соответствует уже 10 мВ.

При такой величине тока (10 А) прекрасно "звонятся" практически любые разъемные соединения. На них "оседает", в зависимости от переходного сопротивления, от единиц милливольт (отличного качества контакт) до десятков и сотен милливольт (это уже дефектные контакты).

Измерение малых сопротивлений при токе >10 А позволяет быстро выявить многие дефекты, которые скрыты для прозвонки мультиметрами. Предоставляется эксклюзивная проверка (в цифрах!) практически любых монтажных проводов. Берут отрезок монтажного провода длиной несколько десятков сантиметров и подключают к ГСТ.

По падению напряжения на нем определяют его пригодность для тех или иных целей. Пока человек имеет дело с конструкциями, где величина тока не превышает 1...3 А, то измерение миллиом ему не нужно. Но в конструкциях с токами больше 10 А многое меняется. На рынках стали появляться "китайские" провода (толстый слой изоляции с малым сечением медных жил).

Отечественные провода такого же диаметра (по изоляции) имеют погонное сопротивление в два и более раз меньше, чем "китайские". Чтобы милливольтметр не вывести из строя при отключении Rн, на время измерения выводы прибора шунтируют диодом КД2998 (подойдет и любой другой с током >10 А), как это показано на рис.1.

Особую ценность ГСТ представляет при проверке разъемных соединений б/у и контактов реле. Сразу же обнаруживаются те контакты, которые требуют очистки или замены. Вот лишь несколько примеров. Широко распространенные тумблеры типов ТВ, ТП, МТ, ПТ и пр. Со временем у них переходное сопротивление увеличивается от 3...5 мОм до 0,1 ...0,5 Ом и даже более!

Есть смысл нанести на корпус выключателя соответствующие надписи, которые и должны определять назначение (применение) выключателя. Часто очистка контактов реле давала хороший результат: обычно переходное сопротивление уменьшается в 2-10 раз (в зависимости от износа контактов). Уменьшение переходного сопротивления добивались и оптимальным прижимом контактов. Помните, что плохой контакт вызывает ускоренное разрушение контактирующих поверхностей.

О наболевшем. Люди приобретают обычные сетевые (220 В) вилки, розетки и выключатели, которые перегреваются при нагрузке более 1 кВт. Хотя на корпусах этих изделий и написаны обнадеживающие 6 А, но надписи не гарантируют надлежащего качества соединений.

Можно, конечно, проверять такие изделия, подключая их на 30...60 мин с нагрузкой 1 кВт (ожидая вероятного нагрева в дефектном соединении). А можно использовать ГСТ для измерения переходного сопротивления. Вопрос весьма актуален, ведь плохие контакты в нагрузке электросети 220 В нередко приводят к пожару.

А качество современных бытовых сетевых вилок, розеток и выключателей лишь снижается (экономия материалов, плохая сборка, отсутствие надежных пружинящих контактов).

О схемотехнике ГСТ

ГСТ выполнен на ОУ DA1 и мощном полевом транзисторе VT7, который обеспечивает требуемый ток в нагрузке. Поскольку на постоянном токе (наш случай) полевой транзистор по цепи затвора ток не потребляет, то ОУ работает фактически без нагрузки, что повышает надежность работы всего ГСТ.

Рис. 1. Принципиальная схема стабилизатора тока для зарядки аккумуляторов и питания устройств.

R1 - 100 Ом С1 - 0,47 мкФ х 630 В
R2 - 300 Ом С2 - 0,47 мкФ х 160 В
R3, R4 - 120 Ом С3 - 100 мкФ х 25 В
R5 - 13 Ом С4 - 0,1 мкФ
R6 - 1,5 кОм С5 - 4700 пФ
R7 - 39 кОм* С6 - 100 мкФ х 25 В
R8 - 8 кОм* С7 - 0,1 мкФ
R9 - 1 кОм С8, С9, С10 - 4000 мкФ х 25 В
R10 - 100 кОм С11, С12 - 200 мкФ х 50 В
R11 - 1 кОм С13 - 4700 пФ
R12 - 13 Ом  
R13 - 1 кОм VD1...VD4 - КД2998Г
R14, R15 - 1 кОм VD5 - КЦ405В
R16 - 0,1 Ом VD6 - АЛ307
R17 - 9,2 кОм* VD7, VD8 - Д814Д
R18 - 800 Ом* VD9 - Д818Е
R19 - 330 Ом VD10 - КД2998Г
R20 - 3,3 кОм  
R21, R22 - 30 Ом VT1, VT2 - КТ502Д VT3, VT4 - КТ503Д
DA1 - КР140УД708 VT5 - КТ815Д VT6 - КТ814Г
PA1 - М4204-100 мкА PV1 - М903/4-15 В T1 - ТС-180-2 VT7 - IRFZ48N SA1, SA2 - ТП1-2

ОУ управляет проводимостью полевого транзистора, что и определяет ток в нагрузке Rh.

ГСТ имеет два поддиапазона регулирования тока. В показанном на схеме положении переключателя SA2 имеем 0...2 А. Второй поддиапазон - до 10 А.

Датчик тока (резистор R16) используется как для схемы ГСТ, так и в качестве шунта амперметра. Источник опорного напряжения собран на прецизионном стабилитроне VD9 типа Д818Е и генераторе тока, который, в свою очередь, собран на транзисторах VT1-VT4 (заимствован из [3]).

Эта схема незаслуженно забыта радиолюбителями. Она обладает большей стабильностью параметров, чем однотранзисторные схемы ГСТ. Стабильность выходного тока ГСТ в цепи Rh практически полностью определяется стабильностью напряжения на неинвертирующем входе ОУ, т.е. стабильностью ИОН.

Стабильность показаний амперметра РА1 зависит от стабильности элементов R16-R18.

Детали

Вместо ОУ КР140УД708 устанавливали также К140УД7. Полевой транзистор IRFZ46 (КП741А, Б), IRFZ44(КП723А), IRFZ45 (КП723Б), IRFZ40 (КП723В), IRF540 (КП746А), IRF541 (КП746Б), IRF542 (КП746В), IRFP150 (КП747А) и т.д.

Полевой транзистор выбран из соображений максимальной надежности и простоты конструкции. При отсутствии полевого транзистора его вполне можно заменить двумя транзисторами, как показано на рис.2. Однако транзистор КТ827А здесь работает в режимах, близких к предельным (когда ток в нагрузке равен 10 А).

Выгодно заменить КТ827А двумя транзисторами. Так и поступали радиолюбители, повторявшие схему ГСТ (рис.1) и не имевшие полевых транзисторов (рис.3).

Транзистор VT7 должен быть снабжен хорошим теплоотводом с поверхностью не менее 2000 см2. Транзисторы VT1, VT2 типов КТ3107, КТ361 с любыми буквенными индексами. Транзисторы VT3, VT4 типов КТ3102, КТ315 с любыми буквенными индексами. Сюда хорошо подходят и КТ502, КТ503. Транзистор VT5 типа КТ815, КТ817; транзистор VT6 типа КТ814, КТ816.

Рис. 2. Схема для замены мощного полевого транзистора двумя кремниевыми.

Рис. 3. Мощная замена полевого транзистора тремя кремниевыми.

О диодах выпрямителя. Подойдут любые мощные диоды с током более 10 А. Если мощные диоды все-таки не удалось приобрести (на периферии их купить просто нереально), то используют старую и проверенную временем схему (рис.4) работы двух диодных мостов на одну общую нагрузку (параллельный режим).

Схема рис.5 преследует ту же цель, что и схема рис.4, но резисторы включены таким образом, чтобы все 8 диодов были размещены на трех радиаторах, как и диоды обычного моста. Однако здесь число резисторов уже 8 (вместо 4 на рис.4).

Для схемы рис.1 сопротивления резисторов R1-R4 (рис.4) и R1-R8 (рис.5) не должны превышать 0,1 Ом (их диапазон 0,03...0,1 Ом, но они должны быть одинаковыми).

В схеме рис.4 эксплуатируются также и мосты КЦ402, КЦ405 (R1-R4 равны 0,5... 1 Ом) и другие диоды (для КЦ402, 405 сумма токов не превышает 2 А).

Рис. 4. Выпрямитель на диодных мостах.

Рис. 5. Выпрямитель на диодах.

Проволочные резисторы изготавливались из недефицитного нихромового провода диаметром более 1,5 мм. Претензий к стабильности резистора R16 не будет, если выполнить его надлежащим образом (при токе 10 А на нем рассеивается мощность 10 Вт). Нихром по ТКС в 30 раз хуже константана, в 3 раза хуже манганина, но в 26 раз стабильнее меди.

Чтобы догнать по стабильности манганин, нужно уменьшить температуру (мощность на резисторе).н) станут проникать пульсации и появятся погрешности в работе ГСТ (при величине тока, близкой к 10 А). Кроме того, недостаточная емкость выпрямителя не позволит получить и выходной ток 10 А (при указанной величине переменного напряжения II обмотки сетевого трансформатора).

Если ГСТ не будет эксплуатироваться в качестве зарядного устройства 12-вольтовых аккумуляторов, то напряжение обмотки II следует уменьшить.

Рис. 6. Схема двухполупериодного выпрямителя со средней точкой.

Проверять диоды, различные контактные соединения можно и при напряжении обмотки II в несколько вольт. На практике снижали это напряжение до 6 В (при нагрузке 10 А).

Базовый вариант данного ГСТ содержал трансформатор, обмотка II которого при токе 10 А должна давать не менее 10,25 В. Обмотку II выполняли с отводом, когда нужно было получить ток более 10 А в режиме миллиомметра, сохранив ГСТ и как зарядное устройство для 12-вольтовых аккумуляторов.

Небольшое "ноу-хау" заключается в том, что проверять мощные контактные (разъемные) соединения лучше при токе, значительно превышающем паспортное значение. Например, на вилке указано 6 А, значит, надежность соединения нужно проверять при токе 10...20 А.

В этом случае некондиционное разъемное соединение сразу себя выдает. А таких новых некондиционных вилок, розеток и выключателей на рынке появилось множество!

О трансформаторе Т1. Первый (базовый) вариант ГСТ был собран на довольно малогабаритном трансформаторе мощностью всего 160 ВА. Надпись на нем: "ТБС3-0,16У3 Р160 VA 50-60 Hz. ГОСТ.5.1360-72". В нем использовано ШЛ-железо.

По объему он меньше, чем ТС-180, и работает бесшумно, чего не скажешь о ТС-180. Вторичные обмотки намотаны заново. Обмотка II содержит 45 витков ПЭВ-1,4 мм в два провода.

Напряжение холостого хода 11,5 В. Под нагрузкой 10 А выходное напряжение не менее 10,25 В, но в случае если в диодном мосте установлены диоды Шот-ки (КД2998, 2991).

Для кремниевых Д242, 243 напряжение в обмотке II увеличивали на 2,5 В. Если диоды в схемах рис.4 и рис.5 подобраны в пары, то резисторы R1-R4 (рис.4) и R1-R8 (рис.5) можно удалить (закоротить). На практике это делали лишь с параллельными диодами, имеющими разброс Uпр не более чем на 5%. Обмотка III Т1 содержит 78 витков двойным проводом ПЭЛШО-0,41. Отвод от обмотки II для тока 20 А (на схеме не показан) делали от 28 витка.

Можно использовать и трансформатор ТС-180-2. Обмотки 9-10 и 9'-10' соединяли последовательно. По ТУ у них 6,4 В и ток нагрузки 4,7 А. Они содержат по 23 витка провода 01,55 мм. При токе 10 А их эксплуатировать нельзя, но на короткое время можно.

В качестве обмотки III использовали обмотки 5-6, 5'-6' и 11-12, 11'-12', соединив их последовательно (5-6 с обмоткой 11-12 и 5'-6' с обмоткой 11'-12'). Обмотки 11-12 дают по 6,4 В каждая, только 11'-12' рассчитана на ток 0,3 А, а 11-12 - на 1,5 А. При токе 10 А самые "горячие" обмотки 9-10 (уже через несколько минут), но поскольку они расположены в самом верхнем слое, то их охлаждение наилучшее. Для дополнительного отвода тепла наружный слой бумаги (вместе с этикеткой) удаляли на каждой катушке ТС-180.

Когда ГСТ изготовляли только для прозвонки низкоомных соединений, то мостовой выпрямитель заменяли двухполупери-одной схемой со средней точкой (рис.6). Здесь так же, как и в схемах рис.4 и рис.5, устанавливали по 2 шт. Д242А в параллель. Для всех диодов здесь нужен один радиатор.

Главное в данной ситуации (применительно к ТС-180) заключается в том, что теперь номинальный ток с обмоток уже не 4,7 А, а более 7 А. Согласно [4], имеем выигрыш по току в 1,4 раза относительно одной обмотки 9-10.

Небольшое отступление

Эмальпровод нынче воистину позолоченный: за 1 кг нужно выложить до 5 у.е. За эти деньги реально приобрести 2-4 шт. трансформаторов ТС-180, в которых провода не меньше.

Все иные варианты ГСТ выполнялись в основном на более мощной основе (перемотанный Т С-270-1 или тороидальные трансформаторы), т.е. вторичные обмотки были намотаны заново. Если нет в наличии эмальпровода, то можно использовать практически любой одно-, многожильный медный или алюминиевый провод. Главное, чтобы было набрано требуемое сечение.

Ориентир простой - медная жила диаметром 2 мм для тока не более 10 А. Очень полезна информация по сетевым трансформаторам [5].

О проволочных резисторах (кроме R16). Все они могут быть и медными, т.е. на практике использовали отрезки медного провода 00,4...0,6 мм. Последний при длине 1 м дает сопротивление 0,058 Ом, при длине 120 см - 0,07 Ом. Пропускание тока (из-за ТКС меди) вызывает увеличение сопротивления до 0,092 Ом.

Таким образом, отрезка эмальпровода 00,6 мм и длиной 50.100 см более чем достаточно для данных схем выпрямителей. Длина отрезка не должна смущать, так как провод легко размещается на каркасе диаметром более 1 см.

В схеме рис.6 выгодно использовать "таблетки" - КД213, КД2997, 2999. Две "таблетки" на одном радиаторе удобно располагать именно для таких корпусов, как КД213. Везде, где только можно (по напряжению), есть смысл применять диоды с барьером Шотки.

При покупке КД2998 обязательно проверяют его на величину Rобр.

Помните, что перегрев - смерть всех радиокомпонентов. С ростом температуры деградируют p-n-переходы, увеличивается число отказов. Не нужно ориентироваться на завод-изготовитель, у которого основная задача - минимизация расхода материалов и комплектующих, а нужно самим создавать запас надежности и прочности, где это возможно.

Печатная плата

Расположение элементов и рисунок печатной платы показаны на рис.7, 8.

Рис. 7. Расположение деталей на печатной плате устройства.

Рис. 7. Печатная плата устройства.

А.Г. Зызюк. г. Луцк, Украина. Электрик-2004-09,10.

Литература:

  1. Зызюк А. Подбор транзисторов для мощных УМЗЧ//Радіоаматор. - 2001. -№6. - С.7.
  2. Зызюк А.Г. Переносной вариант измерителя икэ.макс//Электрик. - 2002. -№8. - С.8.
  3. Двухполюсный генератор стабильного тока//Радио. - 1981. - №4. - С.61.
  4. Шейкина Т.С. Эксплуатация электропитающих установок систем передачи. - М.: Радио и связь, 1982.
  5. Силовые трансформаторы типа ТС//Электрик. - 2003. - №11. - С.20.
  6. Зызюк А.Г. О трансформаторах//Радіоаматор. - 1998. - №2. - С.37.

РАДИОЛЮБИТЕЛЬСКИЕ СХЕМЫ | www.UnTehDon.ru

Здесь размещены схемы, для начинающих, радиолюбителей, рекомендуемые для успешного старта.

 

При сборке предложенных схем, обращайте особое внимание на исправность применяемых радиоэлементов!!!

  1. Светодинамические устройства.

  2. Звуковые генераторы, имитаторы.

  3. Источники питания.

  4. Усилители.

СВЕТОДИНАМИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА

Мигалка на одном светодиоде

Описание схемы

Эта схема представляет собой простейший несимметричный мультивибратор, что приводит к прерывистому свечению светодиода. Частота вспышек светодиода определяется частотой генерации мультивибратора. При включении источника питания ток коллектора транзистора VТ 2 скачком изменится от нуля, до начального значения, которое определяется резисторами R 1, R 2 и коэффициентом h 21э транзисторов VТ 1, VТ 2. Силу начального тока коллектора VТ 2, устанавливают подбором резистора R 2, при отключенном конденсаторе C 1. При этом светодиод еще не должен светиться. Подбор начинают со значений сопротивления R 1, при котором светодиод светится, затем увеличивают сопротивление R 1, до погасания светодиода. Подбором конденсатора C 1, добиваются требуемой частоты миганий. Номиналы резисторов, могут отличаться от указанных на схеме, на +, - 10%. Транзисторы маломощные группы МП, вместо МП41, можно ставить МП39, МП42, с любым буквенным индексом. В место МП37 можно ставить МП10, МП38. Светодиод можно применить любой имеющийся в продаже. Схема неоднократно проверенна на работоспособность и если она правильно собрана, начинает работать сразу. Применить данную схему можно как сигнальное устройство, или как эмитатор сигнализационного устройства в автомобиле и дома.

Мигалка на двух светодиодах

Описание схемы

Эта схема представляет собой симметричный мультивибратор, частота которого зависит от номиналов конденсаторов С1, С2, а так же от резисторов R 1, R 2. Частота поочередного мигания светодиодов соответственно, зависит от частоты мультивибратора которую в свою очередь можно менять подбором конденсаторов С1, С2 и резисторов R 1, R 2. Транзисторы VT 1, VT 2, группы МП и могут быть МП39, МП40, МП41, МП42, с любым буквенным индексом. Светодиоды могут быть любые, кроме инфракрасных. Схема проста в изготовлении, неоднократно проверена на работоспособность и при правильной сборке начинает работать сразу при подаче питания. Применяться данная схема может как элемент световой индикации в различных устройствах.

ЗВУКОВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ, ИМИТАТОРЫ

Простой генератор звуковой частоты

Описание схемы

Генератор начинает работать при напряжении в несколько десятых долей вольта, даже с транзистором с малым статическим коэффициентом. Генерация возникает при нажатии кнопки S1, из - за действия сильной положительной обратной связи между коллектором и базой. R1 устанавливает нужную громкость и тональность звука. Трансформатор Т1 - от любого транзисторного малогабаритного радиоприемника. В качестве головных телефонов можно применить любые высокоомные телефоны типа ТМ - 2А, в крайнем случае подойдут и капсуля типа ДЭМ - 4М.

Электронная сирена

Описание схемы

При нажатии кнопки S 1, заряжается конденсатор С1. Разряжается конденсатор С1 через делитель напряжения на резисторах R 2, R 3, подключенного в цепь базы транзистора VT 1. Поскольку напряжение на конденсаторе С1, падает по мере его разрядки, то происходит уменьшение напряжения смещения на базе транзистора VT 1, в результате чего изменяется частота звучания. Из динамической головки слышен звук напоминающий вой серены. Транзистор VT 1, можно заменить на КТ315, КТ3102 с любым буквенным индексом. Транзистор VT 2, можно заменить на КТ837 с любым буквенным индексом. При сборки схемы особое внимание уделить правильности подключения кнопки. Несмотря на простоту схемы, почему то, именно подключение кнопки часто путают, в результате имитации серены не происходит, а слышен только обычный звуковой тон определенной частоты. Схема неоднократно проверена на работоспособность, при номиналах радиодеталей указанных на схеме и безошибочной сборке начинает работать сразу.

Двухтональный звонок

Описание схемы

Звонок состоит из двух генераторов, генератора тона, выполненного на транзисторах V 3, V 4 и симметричного мультивибратора V 1, V 2. Как известно при работе мультивибратора его транзисторы поочередно закрываются и открываются. Это свойство и использовано для управления частотой генератора тона. Выход мультивибратора соединен с генератором тона через резистор R 5 поэтому он будет периодически подключаться к общему проводу (к плюсу источника питания), т.е. параллельно резистору R 7. При этом частота генератора будет изменяться скачком, при закрытом транзисторе из динамической головки B 1, будет слышен звук одного тона, при открытом – другого. Конденсаторы С2, С3, защищают мультивибратор от импульсов, проникающих от генератора тона. При отсутствии конденсаторов частота мультивибратора будет изменяться, что приведет к появлению неприятных тонов в звучании звонка. В место указанных на схеме, можно применить любые другие маломощные низкочастотные германиевые транзисторы соответствующей структуры. Конденсаторы могут отличаться от номинала указанного в схеме на +,- 10%. Динамическая головка В1 любая, мощностью 1-2 Вт. и сопротивлением звуковой катушки постоянному току 4-10 Ом. В место конденсаторов С2, С3, можно установить один электролитический неполярный конденсатор на 1, 2 Мкф. на номинальное напряжение не ниже 6в. Детали звонка можно смонтировать на печатной плате из фольгированного гетинакса или стеклотекстолита. Схема неоднократно проверена на работоспособность, при номиналах радиоэлементов указанных на схеме и безошибочной сборки наладки не требует.

Рисунок печатной платы

Телеграфный тренажер на ИМС К155ЛА3

Описание схемы

Предлагаемый телеграфный тренажер достаточно прост в изготовлении, и предназначен для самостоятельного изучения телеграфной азбуки. Кнопкой S1 служит механический телеграфный ключ. Уст - во состоит из 4 - х элементов 2И - НЕ микросхемы К155ЛА3. Элементы DD1.1, DD1.2, DD1.3, образуют генератор импульсов, следующих с частотой 1000Гц. Элемент DD1.4, является буферным. С помощью резистора R1 подстраивают частоту генератора. В качестве источника питания может быть, маломощный блок питания напряжением 5в.

ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ

Простой регулируемый блок питания

Конструкции на транзисторах требуют для своего питания постоянное напряжение определенной величины, 1,5В, 3 В, 4,5 В, 9 В и 12 В. Чтобы во время проверки и налаживания собираемых схем, не расходовать напрасно средства на преобретение гальванических элементов и батарей, воспользуйтесь универсальным блоком питания работающим от сети переменного тока и позволяющим получить любое постоянное напряжение. Схема такого блока приведена на рисунке. Его выходное напряжение можно плавно изменять от 0,5 до 12 В. Причем оно будет оставаться стабильным не только при изменении сетевого напряжения, но и при изменении тока нагрузки от нескольких миллиампер до 0,3 А. Кроме того, блок питания не боится коротких замыканий в цепи нагрузки, которые нередки в практике радиолюбителя.

Познакомимся подробнее с работой блока питания. Включается он в сеть с помощью двухполюсной вилки ХР1. При замыкании контактов выключателя SA1 сетевое напряжение подается на первичную обмотку понижающего трансформатора Т1. На выводах вторичной обмотки появляется переменное напряжение, значительно меньшее, чем сетевое. Оно выпрямляется диодами VD1 — VD4, включенными по так называемой мостовой схеме. Чтобы выпрямленное напряжение было такое же стабильное, как напряжение батареи гальванических элементов, на выходе выпрямителя стоит электролитический конденсатор С1 большой емкости. Выпрямленное напряжение подается на несколько цепей: R1, VD5, VT1, R2, VD6, R3; VT2, VT3, R4, (R2, VD6) — это стабилитрон с балластным резистором. Они составляют параметрический стабилизатор. Как мы уже говорили выше, независимо от колебаний выпрямленного напряжения на стабилитроне VD6 будет строго определенное напряжение, равное напряжению стабилизации данного типа стабилитрона (в нашем случае от 11,5 до 14 В). Параллельно стабилитрону включен переменный резистор R 3, с помощью которого и устанавливают нужное выходное напряжение блока питания. Чем ближе к верхнему выводу находится движок резистора, тем больше выходное напряжение. С движка переменного резистора напряжение подается на усилительный каскад, собранный на транзисторах VT2 и VT3. Можно считать, что это усилитель мощности, обеспечивающий нужный ток через нагрузку при заданном выходном напряжении. Резистор R5 имитирует нагрузку блока питания, когда к зажимам ХТ1 и ХТ2 ничего не подключено. Напряжение на нем почти равно напряжению между движком переменного резистора и общим проводом (зажим ХТ2). Чтобы можно было контролировать выходное напряжение, в блок введен вольтметр, составленный из микроамперметра и добавочного резистора R 6.

Примечание: Выпрямительные диоды, диодного моста VD1 - VD4 можно заменить на более современные типа КД226 которые расчитаны на обратное напряжение более 250В или импортные аналоги. Транзисторы VT1, VT2 можно заменить на КТ361 или импортные аналоги. Транзистор VT3 можно заменить на КТ837 с любой буквой, что даже облегчит его монтаж на теплоотводе. В качестве теплоотвода подойдет дюралевая или алюминиевая пластина толщиной 2мм., ширина 40мм., высота 60мм. Монтаж радиоэлементов осуществляют на печатной плате из стеклотекстолита, хотя есть примеры что для начала монтажную плату изготавливали из плотного картона. Вся конструкция помещается в корпус из диэлектрического материала (пластмасс, пластик и т.д.).

Монтаж транзистора VT3 на теплоотводе.

При сборке нужно быть внимательным и осторожным т.к. здесь на первичной обмотке трансформатора, присутсвует напряжение опасное для жизни 220в.

УСИЛИТЕЛИ

Схема бестрансформаторного двухтактного УНЧ

Описание схемы

Простой бестрансформаторный двухтактный усилитель мощностью 1.5 Вт..Высокочастотный транзистор П416 применен здесь из соображения как можно больше снизить шумы входного каскада, потому как помимо того что он высокочастотный, он еще и малошумящий. Практически его можно заменить на МП39 - 42, с ухудшением шумовых характеристик соответственно или на кремниевые транзисторы КТ361 или КТ3107 с любой буквой.. Для предотвращения искажений типа "ступенька", между базами VT2, VT3, фазоинверсного каскада включен диод VD1 - Д9, с любой буквой, благодаря чему на базах транзисторов образуется напряжение смещения. Напряжение в средней точке (минусовой вывод конденсатора С2) будет равно 4,5в. Его устанавливают подбором резисторов R2, R4. Максимально допустимое рабочее напряжение конденсатора С2 может быть 6в.

Материал с сайта http://www.lessonradio.narod.ru

Блокинг генератор: принцип работы

Устройства этого типа используются для создания сигналов с большой скважностью, повторяющихся редко. В них используется трансформатор, который включён в цепь обратной связи. Наличие гальванической развязки на выходе позволяет формировать высоковольтные импульсы. Эта особенность применяется для питания блоков строчной развёртки, катушек «Тесла».

Как выглядит блокинг генератор

Простую схему блокинг генератора можно собрать без затруднений в домашних условиях.

Принцип работы

Разобраться с функционированием блокинг генератора поможет схема, изображённая ниже.

Принципиальная схема типового генератора

В следующем перечне приведены основные этапы работы:

  • После подачи напряжения через резистор R1 происходит зарядка конденсатора C Время завершения этого процесса определяется параметрами данных элементов.

Величину тока ограничивает сопротивление цепи, а напряжение на конденсаторных клеммах не успевает стать максимальным.

  • Как только оно достигло определённой величины, транзистор начнёт открываться. Ток начинает проходить по цепи: обмотка трансформатора – коллектор – эмиттер. На этом этапе, напряжение почти мгновенно становится максимальным, а ток увеличивается относительно медленно.
  • Он индуцирует ЭДС в обмотке трансформатора, соединённой с базой, что ещё больше увеличивает напряжение и открывает транзистор. Этот процесс завершается при насыщении сердечника трансформатора (материал не способен проводить магнитное поле определённой интенсивности). Также он прекратится при увеличении тока базы, до порога насыщения полупроводникового прибора.
  • Транзистор закрывается. Начинается зарядка конденсатора C Индуктивность обмотки трансформатора образует ЭДС с направлением, противоположным первоначальному. Это ускоряет закрытие транзистора.

Принцип работы блокинг генератора проще понять с помощью временных диаграмм, которые иллюстрируют изменение электрических параметров в отдельных частях схемы.

Диаграммы токов и напряжений

Эти рисунки необходимо изучать совместно со следующим чертежом, на котором изображена другая принципиальная схема блокинг генератора.

Схема блокинг генератора

На рисунке выше не приведена определённая нагрузка (обозначение Rн). Диод выполняет демпфирующие функции. Он предотвращает броски напряжения, способные повредить транзистор.

Описанные выше этапы хорошо видны на диаграммах. Ниже отмечены особенности, которые характерны для второй схемы:

  • Комбинацией t0 отмечен момент, когда напряжение на базе транзистора недостаточно для его открытия.
  • Временной отрезок t0 – t1 обозначает период постепенного открытия транзистора. В конечной точке насыщение произошло, поэтому изменение тока в базе не оказывает влияние на форму импульса.
  • Однако разряд конденсатора происходит. Поэтому происходит постепенное уменьшение тока базы.
  • Так как нагрузка на коллекторе обладает индуктивными характеристиками, ток Ic не уменьшается. Продолжительность этого периода определяется параметрами сердечника трансформатора.
  • С точки t2 начинается срез импульса. Ток, созданный индукцией, уменьшается, что провоцирует постепенное закрытие транзисторного ключа. На рисунках видно, когда появляется ток в обратном направлении. Этот процесс интенсифицирует разряд конденсатора. Скорость закрытия транзистора увеличивается, и срез получается крутым (образуется за малое время).
  • Точкой t3 обозначен момент полного закрытия затвора транзистора. После него допустимо появление колебательных процессов. Для их блокировки в данной схеме установлен диод.

Расчёт

Принцип работы блокинг генератора понятен. Ниже приведён расчёт, который поможет правильно выбрать транзистор второй принципиальной схемы.

Для примера использованы следующие исходные параметры:

  • частота (Ч) – 40 кГц;
  • скважность (С) – 0,25;
  • амплитуда (АМ) – 6 V;
  • сопротивление Rнг (нагрузки) – 30 Ом;
  • напряжения на выходе источника питания (НП) – 300 V.

Допустимое напряжение базы-коллектора должно быть от 1,5 до 2 раз больше, чем НП. Для этого примера – от 450 до 600 V.

Ток коллектора (Iк) определяют по формуле:

Iк должен быть равен или больше чем ((3…5)*АМ*КТФ)/ Rнг.

КТФ – это коэффициент, который учитывает особенности трансформации энергии (коллекторная – нагрузочная обмотки):

КТФ=(1,2*АМ) / НП=(1,2*6)/300=0,024.

Таким образом, допустимый ток коллектора должен быть больше следующих величин:

((3…5)*6*0,024)/ 30 = 0,0144…0,024.

Максимальная частота (Чмакс, кГц) рассчитывается по следующей формуле:

Чмакс≥(5…8) * Ч = (5…8) * 40 = 200…320.

На основании полученных данных определяют тип транзистора.

Параметры подходящего условного прибора:

  • максимальное напряжение коллектор-база (НКБ) – 620 V;
  • максимальное напряжение база-эмиттер (НБЭ) – 8 V$
  • максимальный ток коллектора (Iк) – 0,03 А;
  • ток коллектор-база (Iкб) – 12 мкА;
  • максимальная частота (Чмакс) – 1000 кГц;
  • сопротивление базы (Rб) – 250 Ом.

Расчёт и практика позволяют собрать блокинг генератор своими руками

Чтобы создать блокинг генератор правильно, необходимо знать теорию и практику, уметь сделать расчёт.

Генератор на полевом транзисторе

Принцип работы этого устройства не отличается от рассмотренных выше вариантов. Но в схему внесены изменения, которые существенно повышают эффективность использования электроэнергии, надёжность и долговечность.

Схема блокинг генератора на полевом транзисторе

Рекомендации для правильной сборки изделия:

  • Указанные на чертеже отечественные транзисторы и диоды можно заменить аналогичными импортными полупроводниковыми приборами с подходящими электрическими характеристиками.
  • Сопротивление R2 подбирают так, чтобы на C1 напряжение в режиме холостого хода не превышало уровень 450 V. Такая настройка предотвратит пробой полупроводникового перехода транзистора VT
  • Во избежание повреждения устройства, его нельзя включать без нагрузки.
  • Сопротивление R6 выполняет защитные функции. Его наличие позволяет отключать генератор от сети при разомкнутой цепи прерывателя S

Видео. Блокинг генератор своими руками

Одной из самых простых схем повышающих напряжение преобразователей является схема блокинг-генератора. Понимание принципов работы позволит без ошибок изготовить генератор с применением других схемотехнических решений.

Оцените статью:

Стартер генератор карбюратор автоэлектрика –Различные схемы автомобильных генераторов

Схемы с внешним регулятором напряжения

Схемы со встроенным регулятором напряжения

Схемы с питанием обмотки возбуждения от выхода генератора

Схемы генераторов с дополнительными диодами

Схемы с многофункциональными регуляторами напряжения

Общие описания

Схемы с питанием обмотки возбуждения от выхода генератора 

Автомобильный генератор возбуждается от аккумулятора.  Как только включается зажигание, выходной транзистор регулятора открывается и через него идет  ток  возбуждения ,  генератор возбуждается. Когда генератор заработал, возбуждение происходит уже от самого генератора по той же цепи, через замок зажигания. При включенном зажигании в таких схемах плюс аккумулятора всегда остается подключенным к  обмотке возбуждения.

Регулятор напряжения может быть внешним и встроенным. Внешний регулятор это отдельная коробочка, которая соединяется с генератором проводами и стоит в стороне от генератора. Встроенный регулятор, входит в состав генератора, крепится внутри или снаружи корпуса, обычно, встроенный регулятор сделан вместе со щетками.

Это схема с внешним регулятором напряжения, с заземленной щеткой. По такой схеме сделан генератор Г 221, для автомобиля "Жигули" ВАЗ 2101,02, 03, 06, и ранней "Нивы"

Работа схемы автомобильного генератора (это описание применимо для всех последующих схем)

Схема генератора состоит из обмотки генератора, выпрямителя (Диодного моста), обмотки возбуждения в роторе, регулятора напряжения, аккумулятора и подключенных к генератору приборов электрооборудования. Аккумулятор и генератор работают совместно.  Когда генератор не работает все электрооборудование питается от аккумулятора. Когда генератор возбуждается, все начинает работать от генератора,  и  аккумулятор заряжается. Аккумулятор создает первоначальный ток, для возбуждения генератора, то есть, намагничивает ротор. Аккумулятор для генератора нужен обязательно. Если нет аккумулятора, генератор можно крутить сколько угодно, он не заработает.

При включении зажигания, ток от плюса аккумулятора идет в ротор через щетки. Этот ток проходит через открытый транзистор регулятора напряжения. Ток  обмотки ротора намагничивает железные полюса с клювами. Двигатель заводится,  ротор раскручивается, и обмотка статора начинает испытывать резкие изменения магнитного поля от мелькающих клювов ротора. В обмотке статора возникает Электродвижущая сила (ЭДС). В цепи обмотки появляется переменный ток. Этот ток проходит через диодный мост, становится выпрямленным, близким по форме к постоянному.

Обмотка и ротор

Диодный мост

На всех приборах автомобиля и на аккумуляторе начинает действовать напряжение генератора. Напряжение генератора становится выше ЭДС аккумулятора, и он начинает заряжаться.

Когда генератор работает, ток возбуждения в ротор идет уже не от аккумулятора, а от самого генератора.  Регулирование напряжения генератора происходит изменением тока возбуждения.. 

Проблема возникает в том, что, ЭДС генератора значительно превышает необходимое значение напряжения, для работы электрооборудования.  Для того, чтобы поддерживать напряжение на заданном уровне 13, 8 – 14, 2 Вольта, к генератору подключен регулятор напряжения, он ограничивает напряжение генератора..

Регулирование напряжения

При включении, регулятор обязательно открыт, чтобы пропустить ток возбуждения, который намагничивает ротор. Когда генератор раскручивается, ЭДС сильно вырастает, регулятор, подключенный в выходу генератора, чувствует, что напряжении становится выше и закрывается, ток возбуждения уменьшается, напряжение генератора падает. Регулятор чувствует, что напряжение стало ниже и снова открывается, появляется ток возбуждения и напряжение растет, регулятор снова закрывается, и т. д. Напряжение пилообразно изменяется и в среднем поддерживается на заданном уровне.

С увеличением количества включенных приборов, мощность которую отдает генератор растет, а значит, напряжение на выходе генератора снижается, регулятор напряжения отслеживает это снижение и поддерживает напряжение генератора, пока хватает его мощности.

Регулятор поддерживает заданное напряжение на выходе генератора при изменениях числа оборотов и изменениях нагрузки. Это обеспечивает правильную зарядку аккумулятора, и нормальную работу всего электрооборудования.

Схема с внешним регулятором с заземленным транзистором, используется для многих типов устаревших генераторов. 1631,  192,  и.т..п. для автомобилей Волга и Газель с двигателем 402. На многих американских автомобилях, вплоть, до 90 годов, применялись генераторы с внешним регулятором напряжения. Например автомобили "Газель" с двигателем "Крайслер" были сделаны по такой схеме.

 

Схема генератора со встроенным регулятором напряжения

В этом случае регулятор напряжения смонтирован в единый узел со щеточным узлом, и установлен на генератор.

    

По такой схеме сделаны генераторы 58.3701, для автомобиля "Москвич" и все генераторы для автомобилей УАЗ, ЗиЛ, ГАЗ  80 -х - 90-х годов выпуска.

Все три схемы - это  схемы с питанием обмотки возбуждения от выхода генератора. Первоначальное возбуждение происходит от аккумулятора, а после запуска  ток возбуждения берется с выхода генератора, то есть с той же самой точки.

Недостаток  Схемы с питанием обмотки возбуждения от выхода генератора.

Цепь возбуждения работает через замок зажигания, поэтому работа генератора зависит от состояния контактов замка зажигания, провода цепи возбуждения получаются очень длинными и, в целом, надежность  схемы недостаточно высокая.

Аккумулятор всегда подключен к плюсовому выводу генератора, это необходимо для того, чтобы генератор и аккумулятор могли работать как источники заменяя друг друга - двигатель не работает - источник аккумулятор, двигатель заработал - источник генератор, и все работает от него, а аккумулятор заряжается. Когда генератор не работает, аккумулятор, прямо  подключенный к нему, не может  бесполезно разряжаться через диодный мост потому, что диодный мост не пропускает ток в обратном направлении, но, через обмотку возбуждения в роторе, аккумулятор может разрядиться.

Если двигатель не завелся и генератор не заработал, а зажигание осталось включено, то идет ток ротора от аккумулятора (а это 3 – 5 Ампер) и разряжает его. По разным причинам такие ситуации иногда возникают и тогда, через несколько часов невыключенного зажигания, двигатель не заведется. Такие схемы, в которых ротор запитан от выхода генератора и, значит, подключен непосредственно к аккумулятору, могут привести к неожиданной разрядке аккумулятора.

 

Схемы генераторов с дополнительными диодами

Можно сделать схему возбуждения генератора более короткой и надежной. Ток возбуждения  проходит только внутри генератора и не проходит во внешнюю цепь через замок зажигания. Для этого ток возбуждения берется  с обмоток генератора, выпрямляется отдельным маленьким выпрямителем и отправляется сразу в обмотку возбуждения.

Схема с дополнительными диодами позволяет защитить аккумулятор от случайного разряда через обмотку возбуждения. В такой схеме обмотка возбуждение, на прямую, не подсоединена  к выходу генератора и аккумулятора. Ток возбуждения протекает не от выхода диодного моста, соединенного с аккумулятором, а  прямо от своих обмоток  в обмотку возбуждения, через дополнительный выпрямитель.

Для первоначального возбуждения приходится использовать аккумулятор. Ток первоначального возбуждения, при включении замка зажигания, проходит в обмотку возбуждения через лампочку. Лампочка имеет большое сопротивление, поэтому ток в цепи возбуждения протекает маленький (лампочка светится), такого тока вполне достаточно для подмагничивания ротора. Как только ротор подмагнитился, генератор начинает вырабатывать напряжение и появляется ток в обмотках, этот ток идет через дополнительные диоды в обмотку возбуждения и намагничивание ротора возрастает, так генератор, практически сразу, возбуждается, получив первоначальный толчок маленьким током через лампочку. Дальше генератор работает уже самостоятельно, потребляя необходимый ток возбуждения через дополнительные диоды.  

Цепь внешнего возбуждения остается подключенной, она используется снова при следующем запуске двигателя. Лампочка, фактически, разделяет цепь первоначального возбуждения генератора и цепь рабочего возбуждения. Ток обмотки  возбуждения может достигать 5-и Ампер, но чтобы обмотка возбуждения не могла  потреблять такой ток от аккумулятора,  в цепи первоначального возбуждения и стоит лампочка ограничивающая этот ток. На первый взгляд проблема остается - если ротор генератора не крутится, а зажигание включено, то аккумулятор разряжается, но разражается очень маленьким током через лампочку (лампочка горит).  Ток лампочки может гореть несколько дней и это не приведет к полному разряду нормального аккумулятора. 
Очень важное преимущество такой схемы состоит в том, лампочка  не только ограничивает ток разрядки аккумулятора через обмотку возбуждения, но то, что она становится очень полезным индикатором состояния системы генератор - аккумулятор и позволят контролировать процесс зарядки аккумулятора и исправность - неисправность генератора.

 Схема генератора с дополнительными диодами и регулятором напряжения  типа L (D+)

Схема генератора с возбуждением типа L.  Такая схема широко применялась на автомобилях выпуска 90-х годов. ВАЗ 2108-09, ВАЗ 2107 - 05, ВАЗ 2110, 11, 12, "Газель", "Волга" с двигателем 406, Генераторы 372.3701,  9402,3701, 9422, 3701, и многие другие. Генераторы BOSCH, VALEO 

У регуляторов типа L, на точку L подключается выход лампочки для первоначального возбуждения, а когда генератор заработал, то на эту точку приходит напряжение самого генератора, через дополнительный выпрямитель. Такой регулятор считает, что напряжение на выходе дополнительного выпрямителя - это и есть напряжение бортовой сети, поэтому он поддерживает напряжение на выходе генератора, «опираясь» на значение напряжения на точке L. Это получается недостаточно точно.

 Такие регуляторы применялись на многих генераторах 90-х годов для автомобилей Mitsubishi, и их корейских клонах.

У регуляторов SL два входа. Точка L имеет такое же подключение, выполняет туже функцию, но, контрольное  напряжение, относительно которого нужно поддерживать заданное напряжение поступает на точку S. Это вход с высоким сопротивлением, который тока не потребляет. Он подключается на силовой выход генератора, где напряжение, действительно мало отличается от напряжения бортовой сети. Таким образом, регуляторы SL поддерживают напряжение на выходе генератора более точно, так как контролируют напряжение на самом выходе.  На точке S  при выключенном зажигании должно быть 12 Вольт (связь с аккумулятором). Если цепь оборвана, что иногда бывает, то генератор работает, но держит напряжение примерно на 1 Вольт выше нужного значения и требуется восстановление проводки, чтобы защитить аккумулятор от перезаряда.

Разрядка аккумулятора по цепи S невозможна так как вход S регулятора имеет очень большое сопротивление.

На Российском регуляторе SL  типа 1702.3702 (для  ВАЗ 2108)  неподключение или обрыв точки S, полностью отключает регулятор.

Такое решение использовали BOSCH, Mitsubishi, DELCO COR.  Генераторы БАТЭ для ВАЗ 2110 и для 406-го  двигателя 3202, 3222, были выполнены по этой схеме.

Обмотка, намотанная звездой, имеет среднюю точку, если ее подключить к выпрямителю, то с выпрямителя можно снять больший ток. Для выпрямления тока от средней точки нужно дополнительное плечо диодного моста, то есть нужно еще 2 диода. Таким образом, в том же корпусе и с той же обмоткой, можно получить генератор, который будет мощнее на 10 - 15 процентов, только нужен другой диодный мост, на 8 диодов. Такой генератор поддерживает работу большего числа потребителей, что актуально с увеличением числа электронных схем управления в современных автомобилях.

 

 

Лампочка

Лампочка не только ограничивает ток, но становится простым и очень полезным сигнализатором.

При включении зажигания лампочка загорается, через нее идет ток первоначально возбуждения, это значит, что цепь возбуждения целая и генератор готов к работе.

После запуска двигателя лампочка гаснет – это значит, что генератор заработал.

Если при включении зажигания лапочка не загорелась, то значит, цепь возбуждения не включилась и генератор не заработает.

Если лампочка загорелась, а после запуска двигателя не погасла, то значит, что цепь возбуждения целая, но генератор не заработал, надо искать неисправность, иначе, через два часа машина безнадежно встанет.

Если лампочка загорелась на ходу, то, то значит, генератор перестал работать (например, порвался ремень), двигатель продолжает работать, пока аккумулятор заряжен, но ехать нужно туда, где отремонтируют генератор.

Лампочка так действует потому, что с одной стороны, она подключается к плюсу аккумулятора, а с другой стороны к обмотке возбуждения. При включении замка зажигания, пока генератор стоит, появляется ток через обмотку возбуждения на минус и лампочка горит, показывая, что цепь возбуждения генератора целая. То есть, плюс питания подводится, лампочка целая, проводка до генератора целая, щетки на месте, контакт на кольцах хороший, обмотка ротора целая, регулятор целый, контакт на массу хороший. Как только генератор закрутился, и на выходе дополнительно выпрямителя, появляется плюс, который подействует на лампочку с другой стороны и лампочка погаснет (от плюса к плюсу ток не идет), это и означает, что генератор заработал.

Тусклое свечение лампочки может быть потому, что плохо затянут контакт плюсового вывода генератора, или неисправен диодный мост

Познакомимся с функцией контрольной лампочки генератора более подробно

 

 

Схема генераторов  DENSO, которые применялись на автомобилях Тойота

Схема генератора с регулятором напряжения  типа S IG L

Регуляторы такого типа применялись на генераторах фирмы Денсо для автомобилей Тойота

Регулятор представляет собой микросхему с несколькими навесными элементами.

Силовой транзистор Т2, который работает в ключевом режиме, включает и отключает ток возбуждения.

Транзистор Т1 управляет лампочкой контроля зарядки.

Микросхема работает по более сложной программе, чем регулятор на дискретных элементах, что позволяет упростить схему самого генератора.

Регулятор напряжения имеет разъем S IG L, для внешнего подсоединения, и клеммы для внутреннего подсоединения к цепям генератора B, P, F, E

Назначение выводов внешних

S – подвод напряжения с выхода генератора и аккумулятора для контроля уровня напряжения.

IG- питания цепей регулятора после включения замка зажигания

L - подключение лампочки контроля заряда

Назначение выводов внутренних соединений регулятора

B - подвод тока возбуждения от выхода генератора

P - подвод переменного напряжения с фазы генератора

F - отвод тока возбуждения от ротора

E – земля

 

Работа схемы

В выключенном состоянии к точке В подведен плюс от аккумулятора, но транзистор Т2 полностью закрыт и тока по цепи возбуждения нет. Плюс действует на точке S, но это вход с очень высоким сопротивлением и тока не потребляет.

При включении зажигания плюс от аккумулятора попадает на точку IG и на точку L через лампочку.

Микросхема DD получает питание по цепи IG. Транзистор Т1 открывается и лампочка загорается, сигнализируя о том, что генератор готов к работе, но еще не работает.

Микросхема DD переводит транзистор Т2 в импульсный режим, с такой скважностью, что среднее значение тока оказывается достаточным для подвозбуждения генератора. От плюса, через точку В, в обмотку возбуждения идет ток  через транзистор Т2. Ток очень маленький и противодействие ротора вращению двигателя получается очень слабым, что облегчает запуск двигателя и создает более щадящий режим для аккумулятора и стартера.

Стартер начинает раскручивать двигатель. Ротор вращается и подмагниченный начальным током возбуждения, начинает генерировать в обмотке генератора переменное напряжение.

Возникшее переменное напряжение, с одной из обмоток попадает на точку Р регулятора, и на соответствующую ножку микросхемы. Сигнал о появлении переменного напряжения, означает, что двигатель завелся и можно включать генератор. Микросхема переводит  транзистор Т2, на такую длительность импульсов при которой ток возбуждения  становится достаточно большим, чтобы генератор вышел на рабочее напряжение и начал отдавать достаточную мощность. Ток возбуждения (показано стрелками) от плюса, через точку В, идет в обмотку возбуждения, и через транзистор на Т2 на массу.  Ротор сильно намагничивается и генератор начинает работать. Транзистор Т1 получает от микросхемы команду на закрытие и лампочка гаснет, что подтверждает нормальный режим работы генератора.

Далее задача регулятора состоит в поддержании рабочего уровня напряжения на выходе генератора.

Генератор все время поднимает напряжение и стремится превысить его нормальный уровень. Регулятор ограничивает напряжение на заданном уровне. Микросхема DD обеспечивает широтно – импульсное управление (ШИМ – регулятор). Среднее значение тока, протекающего в обмотку зависит от длительности импульса открытого состояния ключевого транзистора Т2. Когда напряжение на выходе генератор возрастает, то микросхема, получая значение этого напряжения на точку S, уменьшает длительность открытого состояния транзистора, и среднее значение тока возбуждения снижается, напряжение на выходе генератора снижается, далее, длительность импульсов вновь увеличивается и напряжение возрастает, таким образом, поддерживается заданный уровень выходного напряжения с достаточно высокой точностью - около 14, 4 Вольта

Диод, шунтирующий обмотку возбуждения, как обычно, создает контур для ЭДС самоиндукции, при резком размыкании тока возбуждения, что снижает импульс высокого напряжения, которое может пробить выходной транзистор Т2

 

Схема генератора не нуждается в дополнительном выпрямителе для питания обмотки возбуждения.

Схема регулятора напряжения защищает аккумулятор от разрядки через обмотку возбуждения, в случае если зажигание включено, а двигатель не работает.

Как и в схеме с дополнительным выпрямителем, схема потребляет ток на свечение лампочки – сигнализатора разрядки и еще потребляет небольшой ток через обмотку возбуждения, необходимый для первоначального возбуждения, этот ток определяется импульсным режимом транзистора Т2 , его среднее значение оказывается достаточно мало, чтобы не оказывать существенное влияние на разрядку аккумулятора, поэтому в автомобиле, который не завелся, долгое время может быть включено зажигания без риска разрядки аккумулятора через генератор.

 

На данном рисунке показана схема генераторов на 100 и 110 Ампер, для генераторов меньшей мощности достаточно обычного диодного моста с шестью диодами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схемы включения генераторов

Генератор ГК6 (рис. 60) имеет задающий каскад на транзисторе ТІ по схеме с общим эмиттером. В цепь положительной обратной связи включен камертонный стабилизатор частоты ГФЗ. Через согласующий трансформатор Тр1 задающий каскад связан с усилительным каскадом на транзисторах Т2 и ТЗ, соединенных по двухтактной схеме. Для термостабилизации каскада включены два терморезистора Я20, іЯ21.

Уровень выходного сигнала .регулируется резистором Я17 с переменным сопротивлением. Выход генератора образуется через трансформатор Тр2, защищенный от подмагничивания постоянным током конденсаторами С7, С8 и резисторами. Для защиты Тр2 от атмосферных перенапряжений выходная его обмотка за-шунтирована разрядником РИ.

Питание ГК осуществляется от выпрямителя В, на выходе которого включены конденсаторы С5 и С6 для сглаживания пульсаций.

Генератор включается совместно с трансмиттерами КПТ и реле 1 дешифратора ДА автоблокировки. Формирование частот генератора выполняется контактами КПТ. Рассмотрим работу генератора ГК6 при передаче различной информации.

Свободность бло к-у частка и исправность рабо ты контролируемых объектов - усилительный каскад генератора получает непрерывное питание по цепи, проходящей от выхода 3 через фронтовые контакты реле О, Ж1, А и А1 к выводу 4. Вырабатывается непрерывный код на частоте данного генератора и подается по линии ДСН-ОДСН на станцию. При приеме этого кода возбуждается регистрирующее реле и отключает лампочки на та-бло.

Аналогичным порядком на станцию поступают непрерывные кодовые сигналы от генераторов других сигнальных установок при свободных блок-участках и на табло лампочки этих установок не горят.

Занятость блок-участка - прекращается работа де шифраторной ячейки ДА и выключаются счетчик / и реле Ж1. Фронтовыми контактами этих реле размыкается цепь питания усилительного каскада генератора, отчего прекращается подача кодового сигнала в линию. На станции выключается регистрирующее реле и включает на табло контрольную лампочку занятости блок-участка данной сигнальной установки. Лампочка горит непрерывным светом во время занятия участка и гаснет с момента его освобождения и поступления на станцию непрерывного кодового сигнала.

Перегорание лампы красного огня - обесточивается реле О и тыловым контактом замыкает цепь питания генератора через контакт КЖ2 (КПТ). В линию ДСН подается кодовый частотный сигнал КЖ. При приеме этого сигнала на станции от импульса кода лампочка на табло гаснет, в интервале загорается. Мигание лампочки на табло в режиме кода КЖ показывает дежурному, что на светофоре данной сигнальной установки перегорела лампа красного огня.

Отсутствие основного питания - выключается аварийное реле А и тыловым контактом замыкает цепь питания ге нератора через контакт Ж2 (КПТ). В линию ДСН подается кодовый частотный сигнал Ж. При приеме этого сигнала на станции лампочка на табло загорается в режиме кода Ж, что указывает на характер повреждения на данной сигнальной установке.

Отсутствие резервного питания - выключается аварийное реле А1 и замыкает тыловым контактом цепь питания генератора через контакт 32 (КПТ). В линию ДСН подается кодовый частотный сигнал 3. При приеме этого сигнала на станции лампочка на табло загорается в режиме кода 3, что указывает на характер повреждения на данной сигнальной установке. Отсутствие основного и резервного питания контролируется только при свободном блок-участке, так как цепь питания генератора проходит через фронтовой контакт реле Ж/.

Неисправность дешифратор ной ячейки - реле Ж1 находится без тока, а счетчик 1 работает от импульсов кодов КЖ, Ж и 3 по мере удаления поезда от данного светофора. Цепь питания генератора замыкается тыловым контактом реле Ж1 и работающим контактом счетчика 1. В линию ДСН подаются кодовые сигналы КЖ, Ж и 3 по мере удаления поезда от светофора. При коротком замыкании изолирующих стыков в линию. ДСН подаются беспорядочные импульсы и по миганию лампочек на табло определяется характер повреждения.

Генератор ГКШ (рис. 61) размещен в корпусе реле типа НШ и предназначен для передачи частотных кодовых сигналов по воздушным и кабельным линиям. Питание генератора осуществляется от сети однофазного переменного тока напряжением 14±2 В, частотой 50 Гц или от источника постоянного тока напряжением 12±1,5 В.

Ток, потребляемый генератором, не более 90 мА. Задающий каскад генератора выполнен на транзисторе Ті, а усилитель ный - на транзисторах Т2 и ТЗ. Питание генератора осуществляется от выпрямителя В, на выходе которого включены сглаживающие емкости в виде конденсаторов С5 и С6.

Рис. 61. Схема генератора ГКШ

В блоке генератора помещен мультивибратор на транзисторах Т4, Т5 и управляющий транзистор Тб. С помощью мультивибратора вырабатываются частотные кодовые сигналы для передачи информации о состоянии объектов контроля. Мультивибратор может включаться по симметричной или несимметричной схемам. При симметричной схеме мультивибратор вырабатывает импульсы и интервалы одной длительности. При несимметричной схеме мультивибратор вырабатывает импульсы и интервалы различной длительности путем включения в базовые цепи транзисторов Т4, Т5 дополнительных резисторов Я18, Я23.

Для управления генератором в цепь его питания включены фронтовые контакты сигнального реле С1 для контроля свободного состояния блок-участка, огневого красного огня КО, аварийного А и двойного снижения напряжения ДСН. Уменьшение длительности импульсов и интервалов достигается коммутацией выходов 41, 42 и 43 генератора.

Работа формирователя импульсов и управляющего транзистора Тб начинается при подаче напряжения на вывод 31. В момент времени, когда транзистор Тб открывается, ток, проходящий через него, создает падение напряжения на резисторе Я'25, благодаря чему транзистор Тб открывается. Напряжение источника питания через открытый транзистор Тб подается на эмиттеры транзисторов Т2 и ТЗ, вследствие чего на выходе ГКНІ появляется импульс кодовой посылки. При опрокидывании мультивибратора транзистор Тб закрывается и прекращается протекание тока через резистор Я25. Эмиттер и база транзистора Тб оказываются под одинаковым потенциалом и он полностью закрывается, прекращая питание усилительных транзисторов Т2, ТЗ. Сигнал на выходе ГКШ исчезает - наступает интервал кодовой посылки.

Время, в течение которого мультивибратор будет находиться в каждом из своих временно устойчивых состояний, определяется временем разряда конденсатора и величиной сопротивления, включенного между базой и отрицательным полюсом источника питания.

Трансформатор Тр2 подключается к выходным зажимам через защитные конденсаторы С7, С8 и резисторы Діб, Я13, Я14, Я15. Конденсаторы защищают трансформатор от подмагни-чивания постоянным током. Напряжение выходного сигнала регулируется установкой перемычек между зажимами 21-62, 21-13, 21-11, 21-12. Защита от атмосферных влияний выполнена с помощью низковольтного разрядника Рр. Питание генератора стабилизировано путем включения стабилитрона Д типа Д814Б и балластного сопротивления Д24. Рассмотрим работу генератора при передаче информации.

Блок-участок свободен, контролируемые объекты исправны - через фронтовые контакты реле КО, ДСН, С1 и А образуется перемычка между выводами 53-61 генератора и создается цепь непрерывного питания усилительным транзисторам Т2, ТЗ. В линию ДСН подается непрерывный кодовый сигнал на частоте данного генератора. При приеме сигнала на станции срабатывает регистрирующее реле и отключает контрольную лампочку на табло дежурного.

Блок-участок занят, лампа красного огня исправна, реле ДСН возбуждено - цепь питания транзисторов Т2, ТЗ обрывается фронтовым контактом реле С1. Контрольный код в линию ДСН не поступает, на станции выключается регистрирующее устройство и включает лампочку на табло дежурного.

Перегорела лампа красного огня - через тыловые контакты реле КО создаются перемычки между выводами генератора 53-31 и 43-41. Образуются цепи питания мультивибратора и генератора:

Мультивибратор начинает работать. На время открытия транзистора Т5 ток проходит через Д25 и создает на нем падение напряжения, под действием которого открывается Тб. Через открытый транзистор Тб подается питание на усилительные транзисторы Т2, ТЗ и генератор выдает частотный импульс.

За счет подключения резистора R18 параллельно резистору R20 мультивибратор работает по несимметричной схеме, отчего генератор вырабатывает контрольный код (импульс 0,3 с, интервал 1 с). При приеме этого кода на станции контрольная лампочка данной сигнальной установки на табло дежурного будет гореть в мигающем режиме (1 с гореть, 0,3 с погашена). Контроль неисправности лампы красного огня передается как при свободном, так и при занятом блок-участке.

Отсутствие переменного тока - через тыловой контакт реле А между выводами генератора 53-31 создается перемычка, по которой подается питание на мультивибратор и через транзистор Тб на усилительный каскад генератора. Мультивибратор работает по симметричной схеме, отчего генератор вырабатывает контрольный код, состоящий из импульсов и интервалов продолжительностью 1 с. Контроль отсутствия переменного тока осуществляется только при свободном блок-участке.

Неисправность цепи двойного снижения напряжения - через тыловые контакты реле ДСН создаются перемычки между выводами генератора 53-31 и 43-42. Образуются цепи мультивибратора и генератора:

Мультивибратор за счет подключения резистора И23 работает по несимметричной схеме, отчего генератор вырабатывает контрольный код в виде импульсов 1 с и интервалов 0,3 с. Контроль цепи двойного снижения напряжения осуществляется как при свободном, так и при занятом блок-участке.

Схемы включения ГКШ при автоблокировке постоянного и переменного тока показаны соответственно на рис. 62, а и б. Построение и работа схемы ГКШ при автоблокировке постоянного тока аналогична схеме ГК6 (см. рис. 60). При автоблокировке переменного тока (см. рис 62, б) с каждой сигнальной установки передается информация о перегорании лампы красного огня (реле О), отсутствии основного (реле А) и резервного (реле А1) питания переменным током, неисправности цепи двойного снижения напряжения (реле ДСН) и неисправности работы дешиф ратора (реле Ж/ и ОИ).

При свободном блок-участке и отсутствии неисправностей через фронтовые контакты перечисленных реле замыкается перемычка 53-61 и от генератора в линию поступает непрерывный контрольный код. Контрольная лампочка на табло дежурного не горит. В случае занятости блок-участка реле Ж1 без тока, реле ОИ возбуждено, питание генератора выключается, контрольный код в линию не посылается, контрольная лампочка на табло дежурного горит непрерывным светом.

Если неисправна схема дешифрации, то реле Ж1 не возбуждается, реле ОИ работает как обратный повторитель реле И в режиме кодов КЖ, Ж и 3, поступающих из рельсовой цепи по мере удаления поезда от данной сигнальной установки. В линию посылаются контрольные коды, соответствующие обратным кодам АЛС. По горению контрольной лампочки на табло дежурный определяет характер повреждения.

С момента освобождения блок-участка реле И и ОИ работают в импульсном режиме, от генератора посылается контроль-

Рис. 62. Схемы включения генератора ГКШ при автоблокировке
Рис. 63. Схемы включения генератора ГКШ на переездных установках при автоблокировке постоянного и переменного тока

ный «од, соответствующий режиму работы реле ОИ. Через 3- 4 с после начала импульсной работы реле И и ОИ возбуждается реле Ж1 и фронтовым контактом замыкает цепь непрерывного питания генератора. В линию начинает поступать непрерывный код свободности блок-участка.

При перегорании лампы красного огня тыловыми контактами реле О замыкаются перемычки генератора 53-31 и 43-41 и в линию посылается контрольный код, состоящий из импульсов 0,3 с и интервалов 1 с. Неисправность лампы красного огня контролируется как при свободном, так и при занятом блок-участке.

Отсутствие основного питания фиксируется отпусканием якоря реле А, через тыловой контакт которого замыкается перемычка генератора 53-31. В линию посылается контрольный код, состоящий из импульсов и интервалов продолжительностью 1 с. Отсутствие резервного питания фиксируется отпусканием якоря реле А1, через тыловые контакты которого замыкаются перемычки генератора 53-31 и 43-42. В линию посылается контрольный код, состоящий из импульсов 1 с и интервалов 0,3 с.

При неисправности цепи двойного снижения напряжения ты-.ловыми контактами реле ДСН замыкаются перемычки генератора 53-31 и 43-41 так же, как и при перегорании лампы красного огня. В линию посылается контрольный код, состоящий из импульсов 0,3 с и интервалов 1 с; контроль осуществляется при свободном и занятом блок-участке.

Схемы включения ГКШ на переездных установках показаны на рис. 63. В цепь питания ГКШ на переездной установке со све-

Тофорной сигнализацией (рис.генератора 53-61. В линию подается непрерывный контрольный код, на табло дежурного лампочка не горит. С момента занятости участка приближения отпускает якорь реле ПВ и фронтовым контактом размыкает цепь питания генератора. Посылка контрольного кода в линию прекращается - контрольная лампочка на табло дежурного горит непрерывным огнем.

В случае перегорания любой из ламп переездного светофора или обесточивания реле ДСН тыловыми контактами одного из реле АО, БО, ДСЙ1 замыкаются перемычки генератора 53-31, 43-41 и 42-41, В линию посылается контрольный код, состоящий из импульсов и интервалов длительностью 0,3 с. Контроль перегорания ламп и обесточивание реле ДСН осуществляются независимо от состояния участка приближения.

Исправность работы комплекта мигающих реле М и КМ проверяется с помощью реле КМК (см. рис. 57). При исправной работе реле М и КМ реле КМК постоянно возбуждено. В случае нахождения поезда на участке приближения и неисправности комплекта мигания (например, реле М не работает в импульсном режиме), обесточивается реле КМ. Фронтовым контактом реле КМ выключается реле КМК и вновь не возбуждается до тех пор, пока не будет устранено повреждение. Путем включения тылового контакта реле КМК в цепь питания маятникового трансмиттера обеспечивается автоматическое возбуждение реле КМК после устранения повреждения, когда на участке приближения нет поезда. При обесточенном реле КМК в линию подается контрольный код, состоящий из импульсов 0,3 с и интервалов 1 с.

На переездной установке при выключении питания обесточивается аварийное реле А и тыловым контактом замыкает перемычку генератора 53-31. В линию посылается контрольный код, состоящий из импульсов и интервалов продолжительностью 1 с.

В схеме ГКШ на переездной установке, оборудованной автошлагбаумами (рис. 63, б), включены контакты реле: ПО - повторитель огневых и двойного снижения напряжения; КМК - контроля работы комплекта мигания; А и А1 - аварийные основного и резервного питания; У1 - управляющее; 3 - закрытия автошлагбаумов. При открытом переезде реле 3, контролирующее горизонтальное положение брусьев, обесточено.

Занятость участка приближения фиксируется обесточиванием реле У1. Через тыловые контакты реле У1 и 3 замыкаются перемычки генератора 53-31 и 43-42. В течение 16 с, пока брус шлагбаума не примет горизонтального положения, в линию посылается контрольный код с импульсами 1 с и интервалами 0,3 с. По истечении 16 с, когда брус шлагбаума займет горизонтальное положение, возбуждается реле 3 и тыловым контактом обрывает цепь питания генератора. Посылка контрольного кода прекращается, на табло дежурного лампочка загорается непрерывным огнем. Если брус автошлагбаума не опустится, то посылка контрольного кода в линию и мигание лампочки на табло дежурного будут продолжаться до полного освобождения всего участка приближения.

Схема включения ГКШ на переездной установке при автоблокировке переменного тока приведена на рис. 63, в. В отличие от переездной установки при автоблокировке постоянного тока в этой схеме вводится дополнительный контроль основного и резервного питания переменным током и контроль неисправности конденсаторного блока в цепи реле П. Дополнительный контроль осуществляется с помощью аварийных реле А, А1 и реле контроля неисправности РК конденсаторного блока.

Если после прохода поезда по переезду из-за неисправности конденсаторного блока не возбуждается реле П, то реле РК по мере удаления поезда от переезда работает как повторитель реле Я в режиме кодов КЖ, Ж, 3. В линию подаются контрольные коды, соответствующие кодам АЛС. По горению контрольной лампочки на табло дежурный определяет характер повреждения.

На переездах, оборудованных автошлагбаумами, в контрольные цепи включают контакты реле У1 и 3 (как и на переездах при автоблокировке постоянного тока).

⇐Передача информации с сигнальных установок автоблокировки и переездных установок на станцию | Автоблокировка, локомотивная сигнализация и автостопы | Прием и передача сигнальной информации на промежуточной станции и посту диспетчера⇒

Методы контуров токового выхода добавляют универсальности вашему аналоговому набору инструментов

Хотя токовые зеркала и схемы, такие как источник тока Хауленда, изучаются на курсах аналоговых схем, удивительное количество инженеров склонны думать исключительно с точки зрения напряжения при определении выхода прецизионная аналоговая схемотехника. К сожалению, токовые выходы имеют преимущества в ряде ситуаций, включая аналоговую сигнализацию токовой петли (от 0 мА до 20 мА и от 4 мА до 20 мА) в средах с высоким уровнем шума и смещение уровня аналогового сигнала на большой разность потенциалов без использования методов оптической или магнитной изоляции.В этой статье кратко излагаются некоторые из доступных методов и предлагается ряд полезных схем.

Очень легко получить стабильный выходной ток. В простейшем методе используется токовое зеркало: два идентичных транзистора, изготовленные на одной микросхеме, так что их процесс, геометрия и температура идентичны, подключаются, как показано на рисунке 1. Напряжение база-эмиттер одинаково для обоих устройств, поэтому выходной ток, протекающий в коллекторе T2, совпадает с входным током, протекающим в коллекторе T1.

Рисунок 1. Базовое токовое зеркало.

Этот анализ предполагает, что T1 и T2 идентичны и изотермичны, и что их коэффициент усиления по току настолько велик, что базовыми токами можно пренебречь. Он также игнорирует раннее напряжение, которое заставляет ток коллектора изменяться с изменением напряжения коллектора.

Эти токовые зеркала могут быть изготовлены на транзисторах NPN или PNP. При формировании T2 из n транзисторов, соединенных параллельно, выходной ток будет в n раз больше входного тока, как показано на рисунке 2a.Если T1 состоит из m транзисторов и T2 n транзисторов, то выходной ток будет в n / m в раз больше входного тока, как показано на рисунке 2b.

Рис. 2. (а) многоступенчатое токовое зеркало и (б) токовое зеркало с нецелым отношением.
Три коллектора T2 можно соединить, чтобы получить 3I IN .

Если влияние раннего напряжения важно, его можно минимизировать, используя немного более сложное токовое зеркало Вильсона. Варианты с тремя и четырьмя транзисторами показаны на рисунке 3.Четырехтранзисторная версия более точна и имеет более широкий динамический диапазон.

Рисунок 3. Токовое зеркало Вильсона. T4 не является обязательным, но улучшает точность и динамический диапазон.

Когда требуется усилитель крутизны (напряжение_вход / ток_выход), его можно сделать с операционным усилителем с однополярным питанием, БЮТ или полевым транзистором (полевой МОП-транзистор обычно является лучшим выбором, поскольку нет ошибки базового тока) и прецизионным резистором который определяет крутизну, как показано на рисунке 4.

Рисунок 4. Усилитель крутизны.V IN - I OUT .

Схема простая и недорогая. Напряжение на затворе MOSFET устанавливает ток в MOSFET и R1 таким образом, что V1, напряжение на R1, равно входному напряжению V IN .

Если внутри монолитной ИС требуется токовое зеркало, идеально подходят простые транзисторные токовые зеркала. Однако при использовании дискретной схемы высокая цена согласованных транзисторов (из-за их ограниченного спроса, а не из-за каких-либо производственных трудностей) делает токовое зеркало операционного усилителя, показанное на рисунке 5, наименее дорогостоящим методом.В этом токовом зеркале используется усилитель крутизны и один дополнительный резистор.

Рисунок 5. Токовое зеркало операционного усилителя. Токовые зеркала

имеют относительно высокий, иногда нелинейный входной импеданс, поэтому они должны питаться током от источника тока с высоким импедансом (иногда известного как жесткий источник тока ). Операционный усилитель необходим, если входной ток должен иметь приемник с низким сопротивлением. На рисунке 6 показаны два зеркала с малым током Z IN .

Рисунок 6. (a) Инвертирующее зеркало с малым током Z IN и (b) неинвертирующее зеркало с малым током Z IN .

У базовых токовых зеркал и источников полярности входного и выходного тока одинаковы. Обычно эмиттеры / истоки выходных транзисторов заземляются напрямую или через чувствительный резистор, и выходной ток течет от коллектора / стока к нагрузке, другой вывод которой подключен к источнику постоянного тока. Это не всегда удобно, особенно когда необходимо заземлить одну клемму нагрузки. Это не проблема, если в схеме может быть эмиттер / источник на источнике постоянного тока, как показано на рисунке 7.

Рисунок 7. Токовое зеркало для заземленной нагрузки.

Если вход тока или напряжения относится к земле, необходимо использовать сдвиг уровня. Возможны различные схемы, но система, показанная на рисунке 8, подходит для многих ситуаций. Эта простая схема использует источник тока на земле для возбуждения токового зеркала на источнике постоянного тока, которое управляет нагрузкой. Обратите внимание, что текущее зеркало может иметь усиление, поэтому ток сигнала не обязательно должен быть таким большим, как ток нагрузки.

Рисунок 8. Уровневые зеркала тока.

Цепи, которые мы обсуждали до сих пор, являются униполярными - ток течет в одном направлении, - но также возможно создание биполярных цепей. Самым простым и наиболее известным является токовый насос Хауленда, показанный на рисунке 9. Эта простая схема имеет ряд проблем: она требует очень точного согласования резисторов для получения высокого выходного сопротивления; импеданс источника входного сигнала добавляется к сопротивлению R1, поэтому он должен быть очень низким, чтобы минимизировать ошибку согласования; напряжение питания должно быть существенно выше максимального выходного напряжения; и CMRR операционного усилителя должен быть достаточно хорошим.

Рисунок 9. Токовый насос Howland. Биполярный токовый выход.

Современные высокопроизводительные инструментальные усилители (входные усилители) недороги, поэтому довольно просто сделать биполярный источник тока, используя операционный усилитель, входной усилитель и резистор для измерения тока, как показано на рисунке 10. Такие схемы проще, чем насос Хауленда, не зависят от сети резисторов (кроме той, которая интегрирована с входным усилителем), и могут иметь колебания напряжения с точностью до 500 мВ от каждого источника питания.

Рисунок 10.Биполярный операционный усилитель.

Схемы, которые мы рассмотрели до этого момента, представляют собой усилители с прецизионными токовыми выходами. Конечно, они могут использоваться с фиксированным входом в качестве точных источников тока, но можно построить более простые двухконтактные источники тока. Слаботочный источник опорного напряжения ADR291 имеет ток в режиме ожидания около 10 мкА с типичным температурным коэффициентом 20 нА / ° C. Добавив сопротивление нагрузки, как показано на рисунке 11, эталонный ток в диапазоне питания от 3 до 15 В составит (2,5 / R + 0.01) мА, где R - сопротивление нагрузки в кОм.

Рисунок 11. 2-контактный источник тока.

Если точность не является проблемой, и все, что требуется, - это жесткий униполярный источник тока, источник тока может быть построен с полевым транзистором, работающим в режиме обеднения, и резистором. Эта схема, показанная на рисунке 12, не отличается особой температурной стабильностью, и для данного значения R ток может значительно варьироваться от устройства к устройству, но это просто и недорого.

Рисунок 12. Источник тока на полевом транзисторе.

Недавно мне потребовалось питание для некоторых светодиодов.Несколько друзей-инженеров подумали, что у меня возникнут проблемы с изготовлением источника переменного тока, необходимого для их регулировки яркости. Фактически, я быстро модифицировал некоторые блоки питания для ноутбуков из «черного кирпича» (купленные за гроши на распродаже автомобильных багажников), чтобы выполнять эту работу. На рисунке 13 показана простая модификация, которая подает на светодиоды постоянный ток. При малых выходных токах он нормально работает с фиксированным выходным напряжением.

Рисунок 13. Импульсный блок питания «черный кирпич», модифицированный для выхода с ограничением тока.

Для создания переменного тока опорное напряжение - из черного кирпича или локальное - подается на потенциометр, обозначенный P1 и P2.OPA2 и MOSFET посылают небольшой ток через R1, вызывая падение напряжения на нем. Ток нагрузки протекает через резистор считывания. Если падение напряжения на измерительном резисторе из-за тока нагрузки превышает падение на R1, выход OPA1 будет повышаться, игнорируя управление напряжением в модуле и ограничивая его выходное напряжение, чтобы предотвратить превышение выходного тока предела.

Это обсуждение основных идей об источниках тока не является подробным указанием по применению. Некоторые схемы требуют дополнительных проектных работ для ограничения (или рассеивания) тепла, обеспечения стабильности усилителя и недопущения превышения абсолютных максимальных номинальных значений, а также для расчета практических пределов производительности.Для более подробного анализа этих схем обратитесь к хорошему учебнику по электронике, на веб-сайте Analog Devices или даже в Википедии.

Рекомендации

AN-1208 Примечание по применению. Программируемый двунаправленный источник тока с использованием цифрового потенциометра AD5292 и операционного усилителя ADA4091-4. Analog Devices, Inc., 2013.

.

Ан-1530. Высокоточные и недорогие источники тока с использованием дифференциального усилителя AD8276 и операционного усилителя AD8603.

Схема цепи CN-0151. Универсальные высокоточные программируемые источники тока с использованием ЦАП, операционных усилителей и полевых МОП-транзисторов.

Murnane, Мартин. Замечания по применению AN-968. Текущие источники: варианты и схемы. Analog Devices, Inc., 2008.

Как сделать источник постоянного тока

Понимание конкретных схемных решений основано на выявлении лежащих в их основе основных идей. Итак, давайте посмотрим, что это за идеи в случае ...

Для выработки тока по закону Ома I = V / R нам нужны только напряжение и сопротивление.Итак, если бы нагрузка была чисто резистивной, нам понадобился бы только источник напряжения для выработки тока. Изменяя напряжение, мы можем установить желаемую величину тока.

Но если нагрузка ведет себя как источник напряжения (например, аккумуляторная батарея, конденсатор, стабилитрон, короткое замыкание, отрицательный резистор и т. Д.), Нам необходимо дополнительное сопротивление последовательно для установки (ограничения) тока. Таким образом, в общем случае источник тока состоит из двух последовательно соединенных элементов - источника напряжения с напряжением V и резистора с сопротивлением Ri... и он подключен к нагрузке с напряжением VL и сопротивлением RL. Эти четыре элемента соединены по кругу, и каждый из них влияет на величину тока, определяемую соотношением полного напряжения Vt и сопротивления Rt; I = Vt / Rt = (V ± VL) / (Ri ± RL). В этой схеме источник входного напряжения пытается установить ток своим напряжением V и сопротивлением Ri, в то время как нагрузка мешает ему своим напряжением VL и сопротивлением RL. И источник, и нагрузка влияют на общий ток, и проблема состоит в том, чтобы исключить влияние нагрузки на ток.

Самый простой способ (типичный для электрических цепей) - значительно увеличить как напряжение, так и сопротивление входного источника (это хорошо известное определение идеального источника тока из учебников по электротехнике). Они высокие, но постоянные (статические) ... и в этом беда. Таким образом, напряжение и сопротивление нагрузки становятся незначительными по сравнению с входным источником. Понятно, что создание хорошего источника тока таким образом связано с большими потерями мощности в сопротивлении.

Более умный способ (типичный для электронных схем) - это изменять напряжение или сопротивление источника. Они динамичные, но низкие ... поэтому потери мощности низкие ... и это прибыль. У нас есть иллюзия чрезвычайно высокого (дифференциального) сопротивления, но фактическое (статическое) сопротивление низкое. Посмотрим, как эта идея реализуется на практике ...

Хитрость в том, что , когда нагрузка увеличивает / уменьшает свое напряжение или сопротивление, источник уменьшает / увеличивает свое напряжение или сопротивление с тем же значением ; так что ток не меняется.

Эту компенсацию можно выполнить без какой-либо отрицательной обратной связи с помощью следующего источника напряжения (так называемая «самозагрузка») или резистора для стабилизации тока (реализованного BJT или полевым транзистором с постоянным входным напряжением).

Один из вариантов этого метода состоит в том, чтобы вместо изменения самого напряжения источника добавить дополнительное напряжение последовательно к постоянному напряжению источника , таким образом компенсируя влияние нагрузки. Эта идея реализована, например, в инвертирующем источнике тока операционного усилителя.

Еще одна более экстравагантная идея - это для подачи дополнительного тока в нагрузку путем подключения дополнительного источника тока параллельно основному входному источнику . Это реализовано в текущем источнике Howland.

Вы можете увидеть больше об этих методах в моих рассказах о схемах об источниках постоянного тока.

В заключение, сила этого подхода заключается в том, что, зная основные идеи, мы можем объяснить и реализовать конкретные конфигурации схем из прошлого, настоящего и будущего (реализованные лампами, BJT, полевыми транзисторами, операционными усилителями и т. Д.))

Что такое текущий источник?

Прочитав ваши комментарии, я дам несколько иной ответ на этот вопрос.

Что такое текущий источник? Ничего особенного, или, проще говоря, это просто математическая модель. Тот, который вы описываете, не существует, как не существует источника напряжения.

Я думаю, что основная проблема здесь связана с этим утверждением: , например, батарея, которая имеет постоянную разность потенциалов на концах независимо от изменений в цепи, к которой она подключена, , что неверно.Это поведение идеальной батареи, которая реальна как идеальный источник тока и как идеальный источник тока не существует. На выход (и внутреннее состояние) каждой реальной батареи влияет схема, к которой она подключена.

Так зачем нам источники напряжения и тока? Идея состоит в том, что работа инженера состоит в том, чтобы сконструировать устройство, которое делает что-то довольно хорошо и, как выясняется, для полного понимания того, как каждый компонент, используемый в устройстве, не нужен.Вот почему у нас есть такие вещи, как идеальные источники тока и напряжения.

Вернемся еще раз к примеру с батареей. Вот простой эксперимент, который я проделал с литий-полимерным аккумулятором, который у меня есть: сначала я полностью зарядил аккумулятор. Поскольку это двухэлементная батарея, ее напряжение при полной зарядке составляло 8,4 В, хотя ее номинальное напряжение составляет 7,4 В. Затем я подключил к батарее резистор \ $ 100 \ mbox {} k \ Omega \ $. Его напряжение осталось 8,4 В, и из этого я мог бы сделать вывод, что батарея действительно является идеальным источником напряжения, так как я подключил к ней нагрузку, но ее напряжение не изменилось.Затем я взял электродвигатель, который у меня есть, подключил его к батарее и снова измерил напряжение батареи. На этот раз оно составило 8,2 В. Очевидно, что двигатель повлиял на батарею, и она больше не является идеальным источником напряжения, хотя это та же батарея, что и раньше. Я отключил двигатель и снова подключил резистор, и снова напряжение на батарее было 8,4 В.

Так что здесь происходит? Аккумулятор - идеальный источник напряжения или нет? Мы знаем, что это не потому, что я сказал об этом в начале ответа, но здесь я объясню, почему иногда кажется, что это так, а иногда кажется, что это не так.Как я уже сказал, источник напряжения - это математическая модель. Когда внешняя цепь не оказывает большого влияния на работу батареи, я могу ее использовать, а когда внешняя цепь действительно оказывает большое влияние на батарею, я не могу ее использовать. Итак, мы используем простую модель для представления поведения реальной схемы. Другая модель - использовать идеальный источник напряжения с последовательно включенным резистором на выходе. Когда я подключаю внешнюю нагрузку к этой цепи, некоторое напряжение на внутреннем резисторе будет падать, и внешний резистор будет видеть более низкое напряжение на выходе.Это позволяет мне снова использовать идеальный источник напряжения для представления батареи, и, поскольку я использую внутренний резистор вместе с идеальным источником напряжения, выходной сигнал будет более точно отражать поведение реальной батареи. Если мне нужна более высокая точность, я могу решить использовать более сложную модель и получить более точные результаты.

Важным моментом в электротехнике является изучение того, когда использовать правильную модель для представления чрезвычайно сложного компонента реальной схемы (и даже скромный резистор при детальном анализе является шедевром современной науки).Но чтобы сделать это, мы начнем с простых схем, чтобы узнать, как на самом деле работают простейшие математические модели.

Когда мы начинаем анализ более сложных компонентов схемы, таких как, например, транзистор или диод, мы разбиваем их на простую схему, состоящую из таких элементов, как резисторы и идеальные источники тока и напряжения. Это позволит нам упростить поведение более сложного компонента и избежать подробного анализа того, как он работает, если для наших нужд достаточно простой модели.

Полностью та же история работает с источниками тока, но я решил не рассказывать ее здесь, поскольку, как вы можете видеть из других ответов, схемы, которые можно смоделировать как идеальные источники тока, слишком сложны для понимания на данном этапе.

Итак, подведем итоги: не существует реальных объектов, которые можно было бы использовать для представления идеальных источников напряжения и тока, но есть некоторые объекты, которые могут быть (в некоторых случаях довольно близко) представлены идеальными источниками напряжения и тока.Лучшее, что вы можете сделать сейчас, - это правильно запомнить определения идеальных источников напряжения и тока и не путать их с реальными объектами. Таким образом, вы не будете удивлены, если батарея не обеспечивает свое номинальное напряжение или если цепь, обозначенная как идеальный источник тока, в какой-то момент начнет дымиться, хотя она должна быть полностью невосприимчивой к внешним изменениям в цепи.

В качестве примечания рассмотрим, что происходит с идеальным источником напряжения, когда его выходы закорочены, и что происходит с идеальным источником тока, когда его выходы разомкнуты? И что происходит, когда вы закорачиваете батарею, и почему на всех батареях есть предупреждение, чтобы не закорачивали выходные контакты?

Усилитель

- Схема увеличения тока генератора сигналов произвольной формы

Попробуем взглянуть на это в перспективе.

А пока проигнорируем сам усилитель и предположим, что он у вас уже есть. Давайте просто посмотрим, что нужно, чтобы получить сигнал 5 В, 100 А, 1 ГГц с выхода усилителя на нагрузку. Ради аргумента, давайте предположим, что это в лаборатории, где вы можете удобно расположить вещи, так что ваша нагрузка, скажем, находится на расстоянии 4 дюймов от выходных клемм вашего усилителя.

Для выдерживания нагрузки 100 А обычно требуется медный провод сечением не менее 4 AWG (и, в зависимости от расстояния, может быть предпочтительнее использовать 3 AWG) 1 .

Как отмечалось выше, мы предполагаем, что вам нужно передавать сигнал на 4 дюйма. Быстрая проверка показывает, что 4 дюйма из меди 4 AWG (на частоте 1 ГГц) будут иметь индуктивность около 72 нГн.

Если вы планируете управлять током 100 ампер только с 5 вольт, входное сопротивление вашей нагрузки может составлять максимум R = 5/100 = 0,05 Ом. Итак, ваша эффективная схема выглядит так:

смоделировать эту схему - Схема, созданная с помощью CircuitLab

А теперь давайте на секунду подумаем об этой схеме.Для EE (даже любителя) это очень похоже на фильтр нижних частот. Быстрый просмотр калькулятора показывает, что, рассматривая его как фильтр, эти значения дают частоту среза около 2,2 МГц. На 1 ГГц он имеет затухание примерно 50-55 дБ. Итак, ваши 5 вольт на частоте 1 ГГц, выходящие из усилителя, упадут примерно до 10 милливольт на частоте 1 ГГц к тому времени, когда они попадут в нагрузку.

Итог: с учетом тех характеристик, о которых вы говорите (100 ампер на 1 ГГц), просто передача электричества от усилителя к нагрузке становится довольно нетривиальной задачей (и, конечно, на большем расстоянии , увеличивается индуктивность, а вместе с ней и импеданс).


1. Примечание: они основаны на передаче мощности 50-60 Гц. Из-за скин-эффекта на частоте 1 ГГц вам, вероятно, понадобится что-то еще большее (или что-то такого эффективного размера, но сделанное из множества тонких нитей).

Управляемый источник тока

- обзор

Источник тока, управляемый In A

На Рисунке 2-30 показан прецизионный источник тока, управляемый напряжением, использующий IN A. Входное напряжение V IN создает выходное напряжение V OUT , равное GV IN , между выходным контактом AD620 и контактом REF.В показанных соединениях напряжение V OUT также подается на измерительный резистор R SENSE , создавая ток нагрузки V OUT / R SENSE . OP97 действует как буфер единичного усиления для изоляции нагрузки от импеданса 20 кОм на выводе REF AD620. В этой схеме входное напряжение может быть плавающим по отношению к заземлению нагрузки (до тех пор, пока существует путь для токов смещения в усилителе). Высокий CMR входного усилителя позволяет достичь высокой точности тока нагрузки, несмотря на напряжения CM.

Рисунок 2-30. Прецизионный источник тока, управляемый напряжением, с использованием входного усилителя

Схема будет работать как для больших, так и для малых значений G в AD620. Самая простая форма - это позволить G = 1 с открытым R G . В этом случае V OUT = V IN , а I LOAD пропорционален V IN . Но коэффициент усиления входного усилителя можно легко использовать для масштабирования практически любого входного напряжения до желаемого уровня тока.

Соответствие выходному напряжению нагрузки обычно составляет ± 10 В при работе от источников питания ± 15 В, а допустимые токи нагрузки до ± 15 мА ограничиваются приводом AD620.Типичным рабочим условием может быть полный ток нагрузки 10 мА, полный диапазон V OUT = 0,5 В и R SENSE = 50 Ом.

Для малых значений R SENSE буфер OP97 может быть устранен при условии, что результирующая ошибка, вызванная эффектом нагрузки вывода AD620 REF, является приемлемой. В этом случае нагрузка и нижний узел R SENSE будут подключены непосредственно к выводу REF в усилителе.

Существует множество других полезных вариаций базовой схемы, которые можно легко добавить.Для токов до 50 мА между выходом AD620 и верхней частью R SENSE можно добавить единичный буфер с малым смещением. Это снимет весь ток нагрузки с AD620, что позволит ему работать с максимальной линейностью.

Схема также очень полезна при очень малых токах. Он будет хорошо работать с OP97 до 1 мкА, прежде чем ток смещения операционного усилителя станет ограничением производительности. Для еще более низких токов можно легко заменить прецизионный операционный усилитель с полевым транзистором на полевых транзисторах, такой как AD8610.Этот шаг позволит получить точные значения токов низкого уровня до менее 1 нА. Обратите внимание, что AD8610 должен работать при напряжении питания ± 13 В или меньше, но это не обязательно проблема (AD620 по-прежнему будет хорошо работать при напряжении питания до ± 2,5 В).

Фактор, который может быть неочевидным, заключается в том, что способность выходного тока этого источника тока является двусторонней, как показано. Это делает эту форму источника тока большим преимуществом по сравнению с источниками тока типа Howland, которые всегда проблематичны из-за большого количества требуемых резисторов, которые должны быть хорошо согласованы и стабильны для хорошей производительности.Напротив, источник тока на рис. 2-30 чистый и эффективный, не требует согласованных резисторов и точен в очень широком диапазоне токов.

Страница не найдена | MIT

Перейти к содержанию ↓
  • Образование
  • Исследовать
  • Инновации
  • Прием + помощь
  • Студенческая жизнь
  • Новости
  • Выпускников
  • О MIT
  • Подробнее ↓
    • Прием + помощь
    • Студенческая жизнь
    • Новости
    • Выпускников
    • О MIT
Меню ↓ Поиск Меню Ой, похоже, мы не смогли найти то, что вы искали!
Попробуйте поискать что-нибудь еще! Что вы ищете? Увидеть больше результатов

Предложения или отзывы?

Цепь генератора тока

для пентода

Рис.20-13. Отрицательно Свинья. 20-14. Форма волны выходного напряжения от смещенного пилообразного генератора. генератор развертки рис. 20-13.

Если трубка обычно смещена отрицательно, так что через нее не течет ток, то при приложении положительного затвора потенциал на конденсаторе упадет от значения Ebb до значения, определяемого падением на трубке Eb и падением на конденсаторе. резистор Ri2, если он используется для ограничения тока через лампу. Схема генератора представлена ​​на рис.20-13, а общий характер кривых расхода показан на рис. 20-14.

20-6. Линеаризация зубчатых волн. Когда необходимо напряжение с линейной разверткой, наиболее прямой выход - использовать высокий потенциал, до которого заряжается конденсатор, а затем использовать только нижнюю часть кривой зарядки. Альтернативный и несколько более удовлетворительный метод состоит в том, чтобы заменить зарядный резистор устройством постоянного тока, например, пентодом или другим генератором постоянного тока, и зарядить через него конденсатор.В большинстве случаев степень линейности, достигаемая с помощью такого генератора постоянного тока, обычно бывает достаточной. Существуют и другие методы линеаризации пилообразных генераторов, и они обычно используют тот или иной из следующих методов получения желаемой компенсации: (а) обратная кривизна характеристики вакуумной трубки; (б) вспомогательный контур постоянной времени; (c) методы обратной связи. Каждый из этих методов будет рассмотрен ниже.

Зарядка до высокого напряжения.Как уже указывалось, использование части кривой зарядки приведет к существенно линейному увеличению напряжения, особенно если конденсатор заряжается до высокого потенциала. Нет необходимости в наличии источника с высоким постоянным потенциалом, и схема на рис. 20-15 иллюстрирует метод создания высокого напряжения путем прерывания тока в большом дросселе (порядка 500 генри). Такие схемы имеют длительное время обратного хода и ограничены схемами, имеющими небольшой рабочий цикл (отношение продолжительности развертки к периоду повторения развертки).

Использование генераторов постоянного тока. Использование генератора постоянного тока вместо обычного зарядного резистора позволяет получить очень удовлетворительную пилообразную волну за счет использования высокого зарядного напряжения, получаемого путем прерывания тока в большой катушке индуктивности.

зубчатый генератор со схемой зарядки пентода.

Заводское линейное напряжение пилы. В таком устройстве зарядный ток конденсатора проходит через генератор постоянного тока, и потенциал конденсатора линейно увеличивается со временем.На рисунке 20-16 показана схема генератора тиратрона с пентодом

Рисунок 20-17. Линейные пилообразные генераторы положительного и отрицательного направления, использующие для линеаризации пентодные генераторы постоянного тока.

как генератор постоянного тока. В такой схеме частота может быть изменена путем изменения смещения пентода, поскольку это контролирует ток лампы и, следовательно, скорость зарядки конденсатора.

Схемы рис.20-17 показаны соединения и формы волн, ожидаемые от схемы на электронных лампах, использующей зарядку на пентоде. Для схемы, которая включает в себя триод в качестве генератора постоянного тока, см. Рисунок Prob. 20-7.

Немного измененная схема обеспечивает зарядку пентода с регулируемой обратной связью. Таким образом, любую кривизну, которая может остаться в зубе пилы, можно компенсировать, управляя обратной связью. Эта схема проиллюстрирована на рис. 20-18. Вариант этой схемы был предложен Бедфордом.Его расположение показано на рис. 20-19.

Рис. 20-18. Пиловидный генератор с зарядкой на пентоде с регулируемой обратной связью.

Линеаризация с помощью обратной кривизны. Эти методы в определенной степени компенсируют кривизну зарядной характеристики, вставляя устройство, имеющее аналогичную, но обратную характеристику. Часто применяемая компоновка заключается в усилении потенциала на конденсаторе с помощью трубки таким образом, чтобы кривизна характеристики трубки использовалась в качестве средства линеаризации.В этом отношении удачно то, что кривизна части передаточной кривой трубки приближается к обратной экспоненциальной характеристике. Такая схема проиллюстрирована на рис. 20-20. В этой схеме выходной потенциал усиливается второй лампой, которая работает с таким смещением, что нелинейный режим компенсирует нелинейный вход. Добавленный конденсатор должен поддерживать анодный потенциал достаточно постоянным в течение периода разряда Ci.

Линеаризация с помощью вспомогательной цепи постоянной времени.Простой метод, который дает вполне удовлетворительные результаты, изменяет экспоненциальную форму волны на конденсаторе путем добавления интегрирующей схемы1. Суть схемы показана на рис. 20-21. В этой схеме зарядный конденсатор состоит из двух последовательно соединенных частей Ci и C2. Они заряжаются вместе через сопротивление Ri и разряжаются через трубку.

Рис. 20-19. Альтернативная схема, которая обеспечивает комбинацию зарядки пентода и обратной связи для линеаризации зуба пилы.
Рис. 20-20. Схема для линеаризации зуба пилы с использованием криволинейной характеристики лампового усилителя.

Рис. 20-21. Схема, которая использует интегрирующую сеть на выходе для линеаризации пилообразной волны.

Предположим, что конденсаторы Ci и C2 только что заряжены. Конденсатор C3 будет иметь потенциал меньше, чем на C1, поскольку C3 заряжается через R2. Потенциал C3 зависит от постоянной времени CSR2 и продолжительности времени, в течение которого C3 заряжается через R2.Когда затвор прикладывается к сетке, C1 и C2 начинают разряжаться, в то время как потенциал на C3 падает медленнее из-за большой постоянной времени C3i? 2- Когда C1 и Ci разряжены, и трубка снова становится непроводящей, C3 будет сохранять значительный заряд. C1 и C2 теперь начинают заряжаться еще раз, но C i получает заряд от двух источников: от B + через R i и от C3 через R2. C3 подает заряд на Ci до тех пор, пока потенциалы не уравняются, а затем C3 заряжается от Ci. В результате потенциал на Ci и C2 экспоненциальный, а на 03 - приблизительно параболический.II C2 и C3 выбраны правильно, выход примерно линейный.

Линеаризация с помощью устройств обратной связи. Обратная связь может применяться в двух точках пилообразного генератора для улучшения линейности выходного сигнала. Эффект, возникающий из-за паразитных емкостей выводов и пластин электронно-лучевой трубки, может быть минимизирован путем подачи выходного сигнала с катода каскада катодного повторителя. Другой эффект возникает из-за того, что потенциал на зарядном конденсаторе экспоненциально приближается к фиксированному зарядному потенциалу.Это может быть компенсировано введением в схему зарядки компенсирующего потенциала для уравновешивания потенциала конденсатора. Схема, обеспечивающая этот результат, показана на рис. 20-22.

В этой цепи T1 нормально проводит, а потенциал на конденсаторе равен Eb \. При отсутствии T2 и применении отрицательного затвора к сетке T \ конденсатор начнет заряжаться от Eh 1 до Ebb по экспоненциальной кривой с постоянной времени (R1 + R2) C 1.При подключении T2, как показано, и применении отрицательного затвора для отключения T1, когда потенциал Ci увеличивается, потенциал на Rk увеличивается, и если коэффициент усиления катодного повторителя равен единице, два потенциала в точности равны. Следовательно, благодаря применению выхода катодного повторителя в схему таким образом, что напряжение на конденсаторе просто уравновешивается выходом катодного повторителя, результирующий эффект является линейным выходом. Емкость C2 сделана достаточно большой, чтобы потенциал на ней оставался постоянным, и он поддерживался заряженным от источника B + через R2.

Следует отметить, что заряд, вытекающий из C2 через Ri и R2, должен быть заменен во время рециркуляции, а поскольку постоянная времени цепи должна быть большой по сравнению с T, это требует значительного времени. Если время перезарядки не будет большим по сравнению со временем работы, произойдет смещение постоянного тока. Кроме того, присутствие R2 снижает усиление обратной связи. Использование диода вместо R2 позволяет избежать этих трудностей, поскольку

использует катодный повторитель для обратной связи.

отключается во время рабочего интервала, но замыкается, чтобы обеспечить низкий импеданс во время рециркуляции. Такая схема проиллюстрирована на рис. 20-23.

Степень линейности результирующего зуба пилы зависит от того, насколько близко коэффициент усиления катодного повторителя приближается к единице. Фактически, следовательно, схема такова, что конденсатор вместо заряда до

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *